Los forros de freno son las superficies consumibles en los sistemas de frenos , como los frenos de tambor y los frenos de disco utilizados en vehículos de transporte.
Los forros de freno fueron inventados por Bertha Benz (la esposa de Karl Benz , quien inventó el primer automóvil patentado) durante su viaje en automóvil de larga distancia , el primero en el mundo, en agosto de 1888, cuando le dijo a un zapatero que clavara cuero en las zapatas de freno. Los primeros forros de freno de amianto fueron desarrollados en 1908 por Herbert Frood . [1] Aunque Frood fue el primero en implementar el uso de forros de freno de amianto, las propiedades de disipación de calor de las fibras fueron probadas por varios científicos, incluido el químico de materiales Gwilym Price, quien realizó la mayor parte de su investigación y pruebas en Cambridge , Reino Unido, y varias instituciones financiadas por Cambridge. [ cita requerida ]
Las pastillas de freno están compuestas de un material relativamente blando pero resistente y resistente al calor con un alto coeficiente de fricción dinámica (e idealmente un coeficiente idéntico de fricción estática) normalmente montado sobre un soporte de metal sólido utilizando adhesivos o remaches de alta temperatura. El conjunto completo (incluido el forro y el soporte) a menudo se denomina pastilla de freno o zapata de freno . El coeficiente de fricción dinámica "μ" para la mayoría de las pastillas de freno estándar suele estar en el rango de 0,35 a 0,42. Esto significa que una fuerza de 1000 Newtons sobre la pastilla dará como resultado una fuerza de frenado cercana a los 400 Newtons. Hay algunas pastillas de carreras que tienen un μ muy alto de 0,55 a 0,62 con un excelente comportamiento a alta temperatura. Estas pastillas tienen un alto contenido de hierro y normalmente superarán a cualquier otra pastilla utilizada con discos de hierro. Aunque estas pastillas de alto μ se desgastan a sí mismas y los discos se desgastan más rápidamente, son, no obstante, una buena alternativa rentable a materiales más exóticos/caros.
Si tomamos como ejemplo un freno de bicicleta típico, el soporte sería la carcasa metálica que proporciona soporte mecánico y el revestimiento sería la parte de goma que entra en contacto con las llantas cuando se aplican los frenos. En la mayoría de las aplicaciones vehiculares modernas, el sistema es conceptualmente idéntico, excepto que las llantas se reemplazarían por discos de acero macizo (o, a veces, de un metal exótico) . Además, normalmente se incorpora una lengüeta de metal en el conjunto de las pastillas. La lengüeta entra en contacto con los rotores cuando los revestimientos están desgastados, lo que provoca un ruido molesto diseñado para alertar al conductor de que es necesario realizar un mantenimiento de los frenos.
Dado que el revestimiento es la parte del sistema de frenos que convierte la energía cinética del vehículo en calor, el revestimiento debe ser capaz de sobrevivir a altas temperaturas sin desgaste excesivo (lo que lleva a un reemplazo frecuente) o desgasificación (que provoca el desvanecimiento de los frenos , una disminución en el poder de frenado del freno).
Debido a su eficacia, el amianto crisotilo era a menudo un componente de los forros de freno. Sin embargo, estudios como un artículo de los Institutos Nacionales de Salud de 1989 mostraron que una proporción inusualmente alta de mecánicos de frenos sufrían mesotelioma pleural y peritoneal , ambos relacionados con la exposición al crisotilo y al amianto. [2] Las autoridades de salud pública generalmente recomiendan no inhalar polvo de freno, [3] el crisotilo ha sido prohibido en muchos países desarrollados, como Australia a fines de 2003, [4] y el crisotilo ha sido reemplazado progresivamente en la mayoría de los forros y pastillas de freno por otras fibras como las aramidas sintéticas . La mayoría de los países del mundo ahora prohíben el uso de forros de freno hechos de amianto por el bien de la salud de las personas y la protección del medio ambiente. Las fórmulas sin amianto son la opción para la mayoría de las personas.
Cuando el revestimiento está desgastado, el soporte o los remaches entran en contacto con los rotores o tambores durante el frenado, lo que suele provocar daños que requieren un nuevo mecanizado o el reemplazo de los tambores o rotores. Un molesto chirrido provocado por la lengüeta de advertencia está diseñado como una alerta audible típica de que es necesario reemplazar las pastillas; algunos vehículos también pueden tener indicadores eléctricos de desgaste de los frenos. Si se ignora el chirrido o el indicador de desgaste durante demasiado tiempo, el resultado será un daño en el tambor o el rotor (generalmente acompañado de un sonido o sensación de rechinamiento desagradable) junto con una capacidad de frenado degradada.
El revestimiento del freno también puede contaminarse con aceite o líquido de frenos derramado. Los síntomas típicos serán el traqueteo de los frenos, donde las pastillas vibran cuando el revestimiento agarra y suelta la superficie del rotor. La solución es reparar y limpiar la fuente de la contaminación, reemplazar las pastillas dañadas y posiblemente también hacer que los rotores se vuelvan a desnatar o reemplazar si están dañados.
En la industria de reparación de automóviles, los consumidores pueden comprar pastillas de freno con garantía de por vida. [ cita requerida ] Estas pastillas utilizan un revestimiento mucho más duro que las pastillas de freno tradicionales y tienden a provocar un desgaste excesivo de los rotores o tambores, que son mucho más caros. Por ese motivo, los consumidores deben asegurarse de que las pastillas de freno nuevas que instalen sean las especificadas o suministradas por el fabricante del vehículo.
Las pastillas de freno siempre deben reemplazarse en pares en ambos lados del vehículo, ya que los diferentes grosores de las pastillas (y posiblemente los tipos de materiales) provocarán un frenado desigual, haciendo que el vehículo tire en la dirección del freno más efectivo. En la mayoría de los vehículos, reemplazar las pastillas (y, por lo tanto, las pastillas) es fácil para un mecánico, ya que requiere un mínimo de herramientas y tiempo; las pastillas están diseñadas para ser consumibles y, por lo tanto, deberían ser fáciles de reparar.
Los forros de freno también se pueden encontrar en casi todos los lugares donde hay sistemas de frenos y embragues, desde los frenos de seguridad de los ascensores hasta los frenos de husillo dentro de una videograbadora . La forma y los materiales suelen ser diferentes, pero el principio es el mismo.
Existen diferentes sistemas para la catalogación de las pastillas de freno. El sistema más utilizado en Europa es el sistema de numeración WVA . [5]