Mantenimiento
La instalación de frenos de disco de accionamiento neumático en los ejes de los camiones es cada vez más popular. Los elementos que incorporan el material de fricción, son componentes vitales del sistema.
Discos de frenos para vehículos pesados
Los trabajos de desarrollo en el sistema de frenos en los últimos años, han resultado principalmente en un perfeccionamiento de los componentes que incluyen el sistema de comando por aire comprimido y con discos ventilados en todos los ejes de la unidad tractora (el semi-remolque) y en el camión con caja de carga. Ejemplo de ello es el compresor de alta capacidad y de bajo consumo de energía; secadores de aire eficaces y fáciles para el servicio; válvulas sensibles a la carga; dispositivos de ajuste automáticos para frenos de rueda y pastillas de frenos sin amianto. Asimismo, muchos modelos están equipados con frenos antibloqueo ABS, y algunos ya poseen el control automático de la estabilidad, conocido por sus siglas “ESP”. Los discos de frenos poseen muchas ventajas sobre los tradicionales tambores o campanas: se producen a un menor costo, son más livianos, resisten mucho mejor el efecto de fatiga por calentamiento en las fuertes y prolongadas frenadas, son insensibles a las salpicaduras de agua y barro y se puede cambiar sus materiales de fricción (las pastillas) más fácilmente que los bloques de fricción de los frenos a tambor. En la actualidad y en nuestro país y otros del Mercosur, es común ver en camiones pesados como el Mercedes-Benz Actros, por ejemplo, discos de frenos ventilados en ambos ejes. Otras marcas como Volvo, Iveco, Scania, Ford, MAN y Renault, para citar a unos pocos casos, ofrecen unidades pesadas equipadas con frenos de disco, muchos de los cuales tienen su propio sistema de ventilación. Para ello cuentan con perforaciones y conductos radiales por los cuales se desplaza el viento de la marcha que disipa el calor.
Las pastillas de frenos
Los discos de frenos llevan mordazas dentro de las cuales se desplazan las pastillas revestidas con material de fricción para provocar la acción de frenado al apoyarse contra la superficie del disco, de manera similar a como se desplazan los patines de goma contra la llanta de una rueda de bicicleta. A su vez, estas pastillas son empujadas por pistones accionados neumáticamente (a presión de aire), al contrario de lo que sucede en los automóviles, donde la presión la genera un sistema hidráulico. Hay un permanente desarrollo en los materiales de fricción para las pastillas. Se eliminó el amianto por razones medioambientales, más concretamente porque este material ha sido considerado cancerígeno por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Entonces, los fabricantes trabajaron febrilmente para reemplazarlo y hoy en día ofrecen una variedad de materiales compatibles con el medio ambiente y que proporcionan un excelente desempeño a la hora de frenar un vehículo que pesa muchas toneladas cuando está cargado. El aumento en el calor generado durante el frenado planteó problemas adicionales para los especialistas en fricción y también para la formulación de los nuevos compuestos, según nos explican los especialistas a los que consultamos. Con el objetivo de sustituir el contenido de metales pesados por otros compuestos no tóxicos y evitar el impacto negativo de esos metales nocivos, hace algunos años surgió una nueva tendencia en la investigación y desarrollo de materiales de fricción. Los estudios y ensayos llevaron a un material orgánico que no se desintegrara a altas temperaturas de frenado y que mantuviera sus características de fricción en una amplia gama de temperaturas. Un material que su empleo no dañara otras superficies. La composición media de un material de fricción moderno para pastillas de freno puede describirse de la siguiente forma: abrasivos, 8 por ciento; lubricantes, 20 por ciento; fibras cerámicas, 15 por ciento; aglutinantes orgánicos, 19 por ciento; metales, 10 por ciento; carga mineral, 28 por ciento. Los requisitos básicos de la pastilla de frenos son las siguientes: -Un coeficiente de fricción adecuado y estable a diferentes rangos de presión y temperatura. -Mantener un equilibrio entre la abrasión y la resistencia al desgaste. -Cierta capacidad de compresibilidad, tanto en frío
como en caliente, que permita al material absorber las vibraciones e irregularidades de la superficie con la que está en contacto. -Buena resistencia al impacto y al esfuerzo cortante (cizallamiento). A fin de cumplir todos estos requisitos, cada fabricante implementa sus propias formulaciones, que se ponen a prueba una y otra vez hasta que el resultado que se logra ofrece la calidad requerida. Para las pastillas destinadas a los frenos de disco de las unidades pesadas se pone especial énfasis en desarrollar un material muy resistente al desgaste y que tenga una gran capacidad de resistencia térmica, entre otras cualidades que se necesitan.
Los componentes de la pastilla
Describimos algunos de los componentes que pueden integrar las pastillas de freno, además del material de fricción. Subcapa: formada por un material cuya función es la de fijar el material de fricción además de reducir la temperatura que llega a la pinza de freno. Esta capa de material tiene su propia formulación; ya que no posee los requerimientos que el material de fricción, se esperan que sus funciones sean las de unir las capas de material de fricción al soporte además de variar la conductividad térmica del material para que el calor no pase a través de ella. El soporte: Elemento metálico cuya función es la de mantener el material de fricción en el porta pastillas de las pinzas. La característica principal
es que debe ser lo más plano posible para evitar que durante el proceso de prensado en caliente y posterior curado de las pastillas surjan fisuras entre el soporte y el material de fricción. Los soportes se fabrican por estampación a partir de un fleje del espesor requerido. Dependiendo de la complejidad del soporte se producen en varios pasos, aunque es uno de los procesos más automatizados de la fabricación de las pastillas. Los soportes son pintados con un barniz de alta resistencia para prevenir la corrosión con el paso del tiempo. La impregnación del soporte metálico con una resina de gran adherencia es una fase crítica del proceso de fabricación, ya que se debe de garantizar una correcta adherencia del material de fricción del soporte.
Eliminación de ruidos y chirridos
Las láminas antirruido son elementos cuya función principal es la de absorber las vibraciones que se producen en el contacto entre la pastilla y el disco, evitando la aparición del ruido. Existen diferentes materiales, como las láminas de fibra de vidrio, láminas metálicas y otros. Cada aplicación lleva definida un tipo de lámina diferente dependiendo del tipo de vehículo en el cual va montada la pastilla. La forma de fijarlas al soporte suele variar dependiendo del tipo de material de la lámina antirruido. Existen láminas que van pegadas por medio de una resina fenólica las cuales tienen que ser comprimidas contra el soporte sometido el conjunto a una temperatura de unos 150 ºC. Otras láminas van remachadas al soporte. También podemos agregar que el eventual chirrido de las pastillas de freno, siempre considerando que todos los componentes del sistema están en buen estado, es, muchas veces, un problema de difícil solución. Esto es así porque entran en juego muchos factores por lo que no siempre se soluciona cambiando la marca y el tipo de pastillas. Suele ocurrir que el problema puede ser ocasionado por algún otro componente del sistema de frenos, como los discos. Las pastillas deben ser reemplazadas a los intervalos recomendados por el fabricante en el manual del camión.