Técnica - ¿Cómo mejorar el frenado de tu 4x4? Dale más garra
Action 4x4 n° 78, noviembre 2010 - p. 126 a 128
Artículo de Matthieu Dadillon.
Nota: Euro4x4parts publica estas informaciones con el fin de ayudar a sus clientes, sin embargo no se responsabiliza, bajo ningún concepto, de los consejos aquí mencionados, ni de las consecuencias de su aplicación.
Más garra
Seguramente habréis notado que a lo largo de las preparaciones que hemos presentado en nuestras páginas, os hablamos casi siempre de discos ranurados-perforados, de pastillas "rendimiento" o bien de latiguillos de freno reforzados. Con la costumbre, seguro que ya no os dais ni cuenta. Pero, ¿sabéis realmente cuáles son los beneficios que estos productos aportan en términos de calidad de frenado? A este respecto, hay mucha leyenda urbana. Así que sacad vuestros cuadernos y un boli, que vamos a hacer un repaso del tema.
A la pregunta " ¿En qué consiste, para ti, una buena preparación?", tres cuartas partes de los forofos han contestado: "optimizar el motor, mejor rendimiento de la suspensión, añadir accesorios o blindajes...", en esta clasificación la mejora del frenado llega en último lugar o casi. ¿Sorprendente, no?
Y lo es, ciertamente, porque estamos hablando de preparaciones en 4x4, en coches que pesan como mínimo entre 2 y 2,5 toneladas. ¡Y esta cifra es sólo una estimación a la baja!
Factores olvidados
Un sistema sencillo
Excelente en su papel
No son intercambiables
Hay dos que no, y una que sí
Discos ranurados: ¡al revés de lo que pensamos!
Pastillas Rendimiento, la única mejora
Latiguillos reforzados: pocas incidencias
¡Hay que agradecérselo a los ingleses!
¿Qué opina Georges Graciet?
¿Cuánto?
¡Encuentra fácilmente los recambios de frenado que necesitas!
Está claro, en un vehículo preparado, es mejor no ponerse a sumar. Un cabrestante con su platina y ya son 50 kilos más. Acondicionar el interior, añade entre 50 y 100 kilos según el material que utilices. Una reserva de agua de 60 litros, ya son otros 60 kilos más... A este ritmo, HDJ 80 o un Defender " africanizados " ven aumentar su peso en media tonelada sin problemas. ¡Lo mismo ocurre con los bólidos de franqueo! Un parachoques metálico, neumáticos de talla grande, la indispensable parafernalia de los blindajes, y te ves con un 4x4 más pesado que al principio. Muchos forofos no prestan atención a este sobrepeso. Otro aspecto que se tiende a olvidar, también muy importante desde la aparición de la gestión electrónica, es que aumentar la potencia del motor es ahora un juego de niños. Otra caja y, en un segundo, tu 4x4 gana 20, 30 hasta 50 caballos. Sin embargo, las grandes preparaciones combinan estos dos escenarios (aumento de la potencia del motor y sobrepeso). Ahora entiendes porqué el dueño no duda en mejorar el sistema de frenado. ¿Cómo? Ahora lo vemos juntos.
Lo primero, volvamos a la base, a la teoría. Bajo el punto de vista científico, el frenado consiste en convertir la energía cinética (siendo la energía cinética la totalidad de la energía contenida en un vehículo en movimiento, se calcula con la formula 1/2mV², es decir el producto de la velocidad al cuadrado por la masa del vehículo, y todo eso dividido por 2) en calor. En un coche, esta premisa se traduce por un sistema compuesto por un disco, una pinza y dos pastillas. Primer elemento: el disco. Va enganchado en la rueda por su anclaje en el liberador de la rueda. Por lo tanto gira a la misma velocidad y, cuando uno ralentiza, el otro también. Segundo elemento: la pinza. Va fijada al puente y peina el disco sin tocarlo. Actúa como soporte de las pastillas de freno, y dentro, lleva uno o varios pistones conectados al circuito hidráulico de frenado.
Así, cuando aprietas el pedal del freno, el líquido de frenos pone al circuito bajo presión, esto hace que el o los pistones se deslicen en su alojamiento. Este movimiento lateral empuja las pastillas en contacto con el disco, lo cual provoca una fricción más o menos pronunciada en función de la presión ejercida sobre el pedal del freno. Esta misma fricción de las pastillas contra el disco es la que convierte la energía cinética en calor. Por eso, tras un frenazo, el disco está ardiendo.
En este esquema, el papel del disco es el de almacenar el calor resultante de la fricción. Después, debe dispersarla cuanto antes, de lo contrario el frenado perderá eficacia. Esta obligación de dispersar rápidamente el calor, explica porqué los constructores de automóviles equipan la práctica totalidad de su producción con discos de hierro fundido con grafito esferoidal. La estructura molecular cristalina con un alto contenido en carbono hace que este material sea un excelente difusor térmico. ¡Acuérdate de los antiguos radiadores de casa, de hierro fundido! Por lo demás, al margen de esta capacidad, el hierro fundido tiene pocas cualidades mecánicas a su favor. Se rompe en cuanto empezamos a estirarlo, no resiste los golpes...Prueba de ello es que si se te cae un disco de freno o un volante motor de hierro fundido sobre una superficie dura, ambos pueden partirse en dos. ¡Pero esto no es lo que realmente importa! Como disco de freno, los constructores sólo ven el lado " difusor de calor " del hierro fundido.

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El otro elemento indispensable del frenado son las pastillas de freno, ya que al presionar a ambos lados del disco, generan la fricción que "degrada" la energía cinética en calor. Por eso, no conviene hacer cualquier cosa a la hora de cambiarlas. Por desgracia, equivocarse es más habitual de lo que pensamos, sobre todo si te apartas de la referencia del constructor. Efectivamente, en el mercado del recambio, puede haber pastillas que tengan exactamente la misma forma, y sin embargo no ofrecen la misma eficacia. Por ejemplo, en los Suzuki Vitara fabricados en España. A primera vista, puedes instalar la misma pastilla en todos los modelos que han salido desde 1988. ¡Pues no, es falso! Si tienes un modelo que salió después de 1992 y le pones unas pastillas destinadas a los primeros Vitara, notarás enseguida la diferencia. Tu vehículo frenará peor. Lo mismo ocurre entre los Kia Sportage " 1ª generación " y los Jeep Grand Cherokee ZJ. Aparentemente, estos dos 4x4 comparten las mismas pastillas. ¡Pues en realidad, para nada! La diferencia de un juego a otro no reside en la forma de las pastillas, sino en la forma en que se ha diseñado el patín que entra en contacto con el disco (la zapata). De hecho, los "frenistas" juegan con la composición, con las proporciones de los elementos que hay en su interior, con el fin de poner a punto pastillas adecuadas a cada vehículo. Para conseguirlo, toman en cuenta el peso del vehículo, el tamaño de los pistones de las pinzas, la dimensión del disco de manera a que cada pastilla tenga un coeficiente de fricción adecuado al vehículo que debe equipar.
Ahora, veamos cómo se puede mejorar la eficacia del frenado. Tenemos tres opciones. Por desgracia, hay dos que técnicamente son muy difíciles de realizar. La primera sería aumentar la dimensión del disco. Es lo que han hecho los ingenieros nipones en el HDJ 80 en 1992. Mucho antes de que saliera el modelo de 24 válvulas, el Land Cruiser vio como sus discos delanteros pasaban de 286 mm a 311 mm de diámetro. Paralelamente, las pastillas siguieron siendo las mismas para las dos generaciones. A priori, este aumento de tamaño podría parecer anecdótico... solo que, al alejar unos cuantos centímetros el punto de fricción del centro del liberador, el circuito de frenado necesita menos presión hidráulica para unos rendimientos similares. Así, si aprietas de la misma manera el pedal del freno en un Series 8 anterior a 1992 y en uno posterior al 1992, tus distancias de frenado serán más cortas en el segundo. Por desgracia, un cambio de estas características sólo puede llevarse a cabo antes de la construcción del vehículo, a la hora de su diseño en fábrica. Otra manera de mejorar el frenado consistiría en aumentar la presión ejercida por las pastillas en el disco. Para ello, habría que cambiar el tamaño de los pistones de la pinza. De nuevo aquí, sólo un constructor de automóviles puede llevar a cabo semejante mejora antes de la fabricación. Así que como simple particular, no tienes donde elegir: la única mejora que puedes realizar consiste en jugar con el coeficiente de fricción de las pastillas. ¡En pocas palabras, montar pastillas llamadas "Racing"! Ya está todo dicho, ahora ya sabes lo que toca.


Muchos forofos piensan que los discos ranurados mejoran considerablemente el frenado. ¡Pues va a ser que no! Efectivamente, las ranuras, que son como unas muescas superficiales que se hacen sobre la superficie del disco, no aportan en absoluto eficacia. El interés que aportan es otro. Para que podamos entender algo, volvamos a la teoría. En el momento de la fricción, una pastilla crea un fenómeno de micro-alisamiento sobre la superficie del disco (esto se llama endurecimiento por deformación) y provoca el calentamiento del metal.
Así, el hierro fundido se ve sometido a una fuerte tensión superficial. En estas condiciones, basta con un ínfimo elemento de perturbación, estilo la presencia de agua o una brusca caída de temperaturas para que aparezcan unas micro-fisuras sobre las caras del disco o, peor aún, que el disco se deforme, se "vele". En estos modelos ranurados, las estrías que se efectúan sobre la superficie del disco sirven para prevenir este tipo de deformaciones. De hecho, por su presencia a intervalos regulares, la tensión creada por la fricción de la pastilla ya no se "ejerce" sobre el conjunto del disco. En otras palabras, las ranuras se asemejan a líneas de descanso en la tensión ejercida sobre el hierro fundido. En este mismo sentido, añadir entre las ranuras del disco perforaciones o agujeros, también sirve para minimizar los riesgos de micro-fisura y de " velado ". Resumiendo, ¡elegir discos ranurados es ventajoso para la vida útil del disco, pero para nada más!
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La única manera de mejorar realmente el frenado du tu 4x4 consiste en cambiar las pastillas de "calidad de origen" por unos modelos "racing" o "rendimiento". La diferencia entre las dos reside en la composición de las zapatas, en la mezcla de fibras de aramida/grafito/polvos metálicos que van aglomeradas. En el caso de las instalaciones de serie, los constructores de automóviles, encargan a los "frenistas" unas pastillas con un coeficiente de fricción "correcto", que sean poco agresivas para los discos con el fin de protegerlas contra un desgaste rápido. A la inversa, las "racing" presentan un coeficiente de fricción más elevado, y por lo tanto una mayor eficacia. La otra cara de la moneda es que son más "agresivas" con el hierro fundido. Resultado, con este tipo de pastillas, el disco se desgastará antes. En vez de cambiarlo a cada 5 juegos de pastillas, es muy posible que el hierro fundido esté totalmente ahuecado al cabo de 3 juegos apenas. Otro inconveniente en un coeficiente de fricción más consecuente, es que las "racing" se desgastan antes, ellas también. Por eso se habla de pastillas blandas a la hora de describirlas. Un tercer inconveniente ligado a su agresividad, es que el disco soporta tensiones más fuertes. Por lo tanto, si unes unas "rendimiento" con un disco de serie (sin ranuras), tienes más posibilidades de ver como se "vela" o de que aparezcan micro-fisuras sobre su superficie. Por eso se recomienda instalar unas "racing" con los discos ranurados.

La última mejora posible en un circuito de frenado consiste en cambiar los latiguillos de freno por unos modelos reforzados, llamados habitualmente Latiguillo "aviación". Estos flexibles difieren de los de serie, compuestos por un tubo de goma armada, por su trenzado en acero inoxidable que cubre el tubo capilar de material sintético. Así, si los comparamos con un modelo clásico, los "aviación" no se dilatan cuando van bajo presión. Esto les da un mejor tiempo de respuesta. Pero estamos hablando de décimas de segundo. La mayoría no notará la diferencia. No, el auténtico interés de los latiguillos reforzados viene cuando se usan los frenos sin parar. Por ejemplo, en las carreteras de montaña, o en los raid. Estos flexibles, al no poder dilatarse hacen que el frenado sea constante, sin degradarse. ¿Recuerdas esa sensación de pedal blando al bajar un puerto? Con los "aviación" no corres tanto riesgo de que te pase eso. Finalmente, la última ventaja de estos latiguillos es que se fabrican a medida. Si tu 4x4 tiene una elevación de 5, 10, 20 o incluso 50cm, basta con decirlo en el momento de hacer el pedido y un buen proveedor te los entregará con el largo deseado.
El freno de disco nació en 1902. Aquel año, Frederick Lanchester, uno de los pioneros del automóvil en Inglaterra, puso a punto un sistema distinto al de los frenos de tambor presentes hasta entonces en los coches. Lo instalará en su modelo estrella, el Lanchester 18 HP. Pero por desgracia, por culpa de la mala calidad de los materiales, los resultados serán bastante pobres y su invento caerá pronto en el olvido. Habrá que esperar medio siglo más para que los ingenieros de Dunlop vuelvan a interesarse por él. Trabajando en la calidad de las zapatas, volverán a poner de moda el frenado de disco. El sistema ya es, por aquel entonces, lo suficientemente eficaz como para interesar a Jaguar, que lo instalará en su coupé deportivo, el XK 120. En 1953, nace el primer coche de serie equipado con frenos de disco. Ese mismo año, el constructor inglés competirá con un Tipo C equipado con la misma tecnología en las 24 horas del Mans. Al ganar la prueba, todos los constructores de automóvil empezarán a interesarse por esta solución técnica. En Francia, Citroën desenfundará el primero, en octubre de 1955, sacando su DS19 con frenos de disco delanteros. El resto de fabricantes seguirán rápidamente el ejemplo. En el mundo del 4x4, los ingleses son quienes, una vez más, abrirán el baile. Efectivamente, el Range Rover Classic será el primer todo terreno equipado con discos de freno, en su lanzamiento en 1970. ¿A quién hay que agradecérselo? ¡A los ingleses!
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A estas alturas, todo el mundo conoce a Georges Graciet, el "boss" de Euro4x4parts, lo habéis visto en los periódicos, o bien os lo habéis cruzado en las ferias. Sin embargo, pocos son los que saben que este nativo de la Landas francesa es insuperable en temas de frenado. Adquirió este profundo conocimiento en su actividad profesional previa a la creación de Euro4x4parts con Françoise Graciet, su mujer. Durante 10 años, trabajó en el grupo Dehousse. Esta empresa, ubicada en la zona de Pau, es la que puso a punto el sistema de frenado del TGV (AVE) atlántico, así como el del TGV de 2 pisos que circula entre París y Marsella. Así que decir que nuestro chico sabe de este tema es más un eufemismo que otra cosa. Nos hemos reunido con él para que nos cuente qué opina de los discos ranurados, de las pastillas rendimiento y de los latiguillos reforzados.
Action 4x4: Se oye de todo en cuanto hablamos de frenado " rendimiento ". Por ejemplo que los discos ranurados confieren más eficacia. ¿Es cierto?
Georges Graciet: A decir verdad, cambiar los discos por otros ranurados no aporta ninguna mejora sustancial al frenado. ¡Tu vehículo no frenará mejor! Mira los TGV. Para parar un tren de 380 toneladas que va a más de 350 km/h, los ingenieros confían en discos macizos de acero con un diámetro de 800 mm, y con unas zapatas de metal sinterizado. Los ranurados mejoran el frenado únicamente cuando el tiempo es húmedo. Con lluvia, puede aparecer una película de agua o un colchón de vapor sobre la superficie del disco, lo cual impide que las pastillas puedan realizar bien la fricción. Resultado, tienes la impresión de que tu vehículo no frena. Si esto ocurre, las ranuras limitan este efecto, ya que al pasar por encima, las pastillas se van limpiando y se deshacen de esta humedad. Pero, aparte de esto, no notarás diferencia alguna entre un disco macizo y otro con ranuras. Además, a nivel de materiales, los dos son idénticos. Están hechos de hierro fundido y de algunos coadyuvantes (cromo, etc.)
Action 4x4: Así pues, ¿dónde está el interés en instalar discos ranurados?
Georges Graciet: Cuando las pastillas pinzan el disco, generan un micro-alisamiento del hierro fundido, y de ahí una tensión superficial de su superficie. Basta entonces con el más mínimo elemento de perturbación (agua, cambio de temperatura...) para que el metal sufra, para que aparezcan micro-fisuras o, peor aún, para que el disco se deforme. Baste recordar que un disco trabaja a temperaturas muy elevadas, del orden de 300 a 400 grados y, sobre todo, que la variación en el tiempo es muy corta (pasan de 0º a 400º en pocos segundos). El interés de las ranuras es que reducen estas tensiones ejercidas sobre el metal, "rompiendo la tensión". Así, las micro-fisuras permanecen dentro de las normas aceptables, invisibles a simple vista, y el riesgo de velar el disco se reduce considerablemente. Por eso se perforan o taladran los discos. Estas roturas sobre la superficie del metal reducen la tensión superficial. Resumiendo, un disco ranurado corre menos riesgo de estropearse o de velarse.
Action 4x4: ¿Si los discos ranurados no aportan realmente mejoras reales, cómo podemos optimizar el frenado?
Georges Graciet: La única solución técnicamente posible para un particular, consiste en escoger pastillas más agresivas, para modelos racing. Cuando salen de fabrica, todos los coches, incluidos los 4x4, van equipados con pastillas cuyo coeficiente de fricción se sitúa entre 0,36 y 0,42 (un coeficiente de 1 significaría que, en cuanto la pastilla tocara el disco, lo pararía de golpe). Sin embargo, los frenistas pueden fabricar pastillas con más rendimiento jugando con la composición de las zapatas. Por eso existen las pastillas llamadas "rendimiento" cuyo coeficiente de fricción se acerca a 0,47 (hasta 0,60). Gracias a estas pastillas, sin tener que cambiar nada más en el circuito de frenado, un coche frenará mucho mejor. La otra cara de la moneda, es que estas pastillas son más blandas y se gastan antes. No hay más que ver en las carreras deportivas de GT, las pastillas son tan blandas que tras una carrera ya se pueden tirar.
Action 4x4: Por lo tanto, ¿basta con cambiar de pastillas para tener un mejor frenado?
Georges Graciet: Teóricamente, si. Pero no es tan sencillo, ya que las pastillas "rendimiento" tienen un coeficiente de fricción más alto, y el hierro fundido recibe una presión en superficie más significativa. Así, ante el menor incidente, el riesgo de que aparezcan micro-fisuras o deformaciones de disco es más importante. Por eso es mejor instalar, como complemento, discos ranurados.
Action 4x4: y los latiguillos reforzados, ¿para qué sirven?
Georges Graciet: Al apretar el pedal del freno, el circuito hidráulico del frenado está bajo presión. Pero, con los flexibles de serie, esta presión hace que se hinche primero el latiguillo antes de que actúe sobre los pistones. Con un modelo reforzado, gracias al trenzado metálico exterior, esta dilatación desaparece casi completamente. Así, sales ganando un poco en tiempo de reacción, y sobre todo en resistencia. ¡Ya no tendrás esa sensación de pedal blando tras varios frenazos consecutivos! Lo único, es que al ser más rígidos, estos latiguillos son también más frágiles. Generalmente, suelen seccionarse en el engarce. No hay más que ver la hecatombe en los 4x4 de carreras, en las 24 horas de París. Sin embargo, en base a esta misma fabricación, o son buenos o están muertos. ¡No hay término medio! Al ir cubiertos por un trenzado exterior, no se rompen directamente, sino que empiezan a perder. Esto te permite seguir avanzando un poco. A la inversa, un latiguillo de goma tradicional se rompe de cuajo en cuanto estalla la hernia. Entonces es cuando ya, en ese mismo instante, paras en seco.
Action 4x4: Para acabar, ¿algún consejo para aquellos que desean mejorar el frenado de su 4x4?
Georges Graciet: Lo mejor es cambiar las pastillas delanteras y traseras cuando el vehículo va equipado con cuatro frenos de disco. Algunos forofos se centran únicamente en la parte delantera. Yo lo desaconsejo, ya que esto desequilibra por completo el frenado del vehículo. Encima de que, en origen, los constructores reparten el frenado siguiendo el principio 70/30 a o 60/40, si sólo cambias las pastillas delanteras tendrás un vehículo que frenará en un 80-90% sobre el tren delantero. Esto conlleva un desgaste prematuro de las pastillas y de los discos. Para los discos, lo mejor consiste en cambiar los cuatro por unos ranurados. Aún así, es posible cambiar únicamente los de delante y conservar los modelos macizos en la parte trasera.
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Discos delanteros ranurados - perforados para un Nissan Y60: 195 euros el par
Discos delanteros ranurados-perforados para un Toyota HDJ 80 "gran diámetro": 230 euros el par
Pastillas adaptables: unos 40 euros
Pastillas originales: unos 70 euros
Pastillas "racing": unos 85 - 90 euros
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