Técnica
Sistema de frenos en la Fórmula 1: materiales y prestaciones
Cada temporada los ingenieros de las distintas escuderías tratan de mejorar la aerodinámica y la unidad de potencia de los monoplazas pero hay un elemento que pasa desapercibido pero es igual de importante, el sistema de frenos.
La capacidad de frenada de un coche de Fórmula 1 es prácticamente única en el mundo, alcanzándose aceleraciones de 5 G al pasar de 320 Km/h a 80 Km/h. Esto se consigue gracias a los materiales empleados en los frenos y el sistema de refrigeración, los cuales se explican a continuación.
Giorgio Piola
Los materiales de los discos y las pastillas deben presentar las siguientes características:
- Coeficiente de fricción (indica la oposición al movimiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto) adecuado y estable a cualquier rango de temperatura y presión.
- Una cierta compresibilidad, tanto en frío como en caliente, que haga que el material absorba vibraciones e irregularidades de la otra superficie con la que entra en contacto.
- Una buena resistencia al choque y al cizallamiento.
Por ello se utiliza el carbono-carbono (material compuesto que consiste en refuerzos de fibra de carbono en una matriz de grafito) para discos y las pastillas, y aluminio para las pinzas.
Fórmula1.com
El proceso de fabricación de cada pastilla dura unos 3 meses y se realiza de la siguiente manera:
- Reacción entre propano y amoníaco que da como resultado acrilonitrilo.
- Transformación del acrilonitrilo en poliacrilonitrilo después de la polimerización (proceso químico mediante el cual se obtiene un polímero).
- Etapa de estirado para obtener las fibras y oxidación a unos 300 °C (se elimina el hidrógeno y se agrega oxígeno), lo que le confiere el color negro.
- Eliminación de impurezas.
- Recubrimiento de resina epoxi y posterior curado en horno para aumentar la rigidez y eliminar cualquier burbuja de aire.
Tras este proceso se realiza el moldeo y se le aporta la curvatura necesaria para ajustarse a la forma exterior de los discos. Cabe destacar que el proceso real es mucho más complejo pero se ha tratado de aportar una idea básica sobre la fabricación del mismo.
Sin embargo, los frenos en la Fórmula 1 no han tenido siempre esta calidad si no que han pasado por diferentes etapas.
En sus inicios eran de tambor hasta que en 1952, el equipo BRM los sustituyó por frenos de disco de hierro y acero. Posteriormente, en 1976, el equipo Brabham introdujo el carbono en el sistema de frenado, lo que supuso una revolución para la época ya que se disminuía el peso del coche de forma considerable, mejorando el tiempo por vuelta.
Brabham BT45,1976
Por otro lado, uno de los principales problemas que presentan los frenos carbono-carbono es la temperatura óptima de funcionamiento.
Por debajo de 400 °C su rendimiento disminuye considerablemente, mientras que su temperatura óptima de trabajo sitúa en torno a 650 °C aunque en la realidad se llegan a alcanzar valores cercanos a los 1200 °C.
Para evitar el sobrecalentamiento se busca redirigir el flujo de aire, mediante conductos de amplitud variable, para aumentar la refrigeración. Sin embargo, el aire no es un buen conductor del calor y puede favorecer el proceso de oxidación por lo que no proporciona toda la disipación necesaria.
Giorgio Piola
Para solucionar dichos problemas, se aumenta el número de orificios de ventilación en el canto del disco para facilitar la dispersión térmica y se utilizan bujes sopladores.
Renault Sport F1
Por lo tanto y, aunque parezca que es menos importante que la aerodinámica, un buen sistema de frenos puede mejorar el tiempo por vuelta y ser decisivo en los momentos claves de las carreras.