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Noticia: Frenada









10) FRENADA


- Potencia
- Reparto de frenada
- Frenada en curva










POTENCIA

El sistema de frenos consigue transformar la energía cinética ( de movimiento ) de nuestra goitibera en calor, disminuyendo la velocidad. Vamos a estudiar los factores que influyen en la misma:

- Fuerza de rozamiento en la pastilla:

Las zapatas de freno se aproximan al disco de freno para ejercer una fuerza de rozamiento , donde Fr = fuerza de rozamiento, N= Fuerza normal ( la ejercida por las zapatas sobre el disco ) y μ= coeficiente de rozamiento entre las pastillas y el disco. Dicho rozamiento transforman la energía de nuestro movimiento ( Energía cinética ) en calor. Ese calor se disipa al aire que lo rodea.

La mayor efectividad de las pastillas de freno se alcanza a una determinada temperatura ( superior a la temperatura ambiente ). Debido a que las carreras de Deportes de Inercia suelen ser de unos 1-3 Km., normalmente no necesitamos refrigeración, sino que nos conviene que tengan un reducido flujo de aire para que alcancen su temperatura óptima de trabajo lo antes posible. Por ello mismo, las habituales perforaciones de los discos son contraproducentes en este sentido ya que aumentan su capacidad de refrigeración - aunque también disminuyen el peso del disco con lo que, para la misma energía generada, aumenta más su temperatura.

Si la temperatura aumenta demasiado en una bajada muy larga y/o con frenadas muy fuertes, puede disminuir el coeficiente de rozamiento de las zapatas ( pad fading ) e incluso que el líquido de frenos se ponga a hervir, perdiendo inmediatamente toda la frenada. En estos casos, necesitaremos mayor refrigeración o emplear unos discos de mayor diámetro o unas ruedas más pequeñas con el mismo disco.

- Fuerza de frenada en la huella del neumático:

Esta fuerza de rozamiento se genera en la pinza de freno y genera un par en el eje proporcional a la distancia de la misma al eje ( en la práctica, en función del diámetro del disco: un disco más grande produce mayor potencia de frenada para la misma fuerza de rozamiento que uno pequeño ).

Sin embargo, este par en el eje debe de aplicarse en la huella del neumático, y disminuye proporcionalmente al diámetro de la misma ( en una rueda más pequeña la misma fuerza de frenada en la pinza produce más "palanca" en el neumático que en una rueda de mayor diámetro ). Por eso, la misma goitibera con llantas de 8" frena más con neumáticos bajos de 12,5" que con los altos de 16".

Resumiendo: que para maximizar la fuerza de frenada en la huella del neumático necesitamos un disco de gran diámetro en una rueda de pequeño diámetro ( y, encima, que todo encaje en su sitio... ;).

- Transmisión de la frenada al asfalto:


Esta fuerza de frenado debe de transmitirse al suelo por un mecanismo similar al del agarre lateral del neumático. Si somos capaces de bloquear las 4 ruedas simultáneamente al frenar a la máxima velocidad, es inútil aumentar la fuerza de frenada: deberemos de aumentar la capacidad de agarre del neumático. Si no somos capaces de bloquear las 4 ruedas en una frenada de máxima intensidad ( ojo, no vale con bloquear una o dos ), entonces podemos seguir aumentando la potencia de frenada.



La forma de la huella de contacto influye en la capacidad de frenada: una huella más alargada en sentido longitudinal ( neumático alto y estrecho ) ofrece mayor capacidad de agarre en frenada que una más alargada en sentido transversal ( neumático bajo y ancho ).

Esta fuerza de frenada ejercerá una aceleración negativa sobre el vehículo según la fórmula  ( F=fuerza de frenada ), m= masa del vahículo y a=aceleración. Por ello, para la misma fuerza de frenada, una carrilana ligera desacelera más rápido que una pesada.

En resmuen: la máxima capacidad de frenada la lograremos con una goitibera ligera, larga, con el CG bajo, con discos grandes, ruedas con la huella alargada longitudinalmente y con el reparto de frenada ajustado convenientemente, como veremos a continuación.




REPARTO DE FRENADA:

En el capítulo 1 vimos que el agarre del neumáico es proporcional a la carga aplicada sobre él. Además, al frenar introducimos una transferencia de cargas que aligera el eje trasero y sobrecarga el delantero:

Lograremos la máxima capacidad de frenada si disminuimos al mínimo posible esta transferencia de cargas.

Para ello debemos disminuir el ratio altura de cntro de gravedad / distancia entre ejes ( aumentando la distancia entre ejes o disminuyendo la altura del centro de gravedad ). Ni el tarado de las suspensiones ni la geometría anti-hundimiento tienen ningún efecto en la magnitud de esta transferencia.

Por ello, el eje delantero tiene más capacidad de frenada que el trasero, y este efecto se acentúa cuanto mayor es la intensidad de la frenada. Si nuestro sistema de frenos repartiese la presión en el líquido de frenos de igual maera en las 4 ruedas, en cualquier frenada de mediana intensidad bloquearíamos las ruedas traseras mientras que a las delanteras les sobraría capacidad de agarre.

Para evitarlo, disponemos del repartidor de frenada ( brake bias ). El sistema más habitual consiste en un sistema de dos ciilindros de frenado paralelos: uno para el eje delantero y otro para el trasero. El pedal de freno está conectado a una barra de reparto de frenada ( un tornillo transversal ) conectado con los émbolos de cada uno de los cilindros. Haciendo girar el repartidor de frenada variamos el porcentaje la fuerza del pedal de freno que se aplica a uno u otro circuito, pudiendo así elegir el reparto.



Si el circuito tiene mucho agarre o largas rectas separadas por horquillas, la mayoría de frenadas serán muy fuertes ( por ejemplo, entre 0,6 y 1 G ). En estos casos se producirá mucha transferencia longitudinal de carga y necesitaremos más % en el freno delantero ( por ejemplo, 70% delantero y 30% trasero ).

Si, por el contrario, el circuito tiene poco agarre ( asfalto desgastado, lluvia, suciedad en la pista... ) o la mayoría de las curvas son abiertas o con rectas cortas entre ellas, las frenadas serán más suaves ( por ejemplo, ( entre 0,3 y 0,6 G ) y lograremos una mayor capacidad de frenada con un reparto más igualado ( por ejemplo 55% delantero y 45% trasero ).




FRENADO EN CURVA

En palabras de un conocido piloto de F1: " Todavía me sorprendo de cuantos pilotos, incluso de cierto nivel, siguen pensando que el freno sirve para reducir la velocidad..."

El freno, además de la función de disminuir la velocidad ( que la tiene... ) tiene un papel fundamental en el comportamiento de la goitibera en las curvas. Como norma general, al pisar el freno transferimos carga hacia el eje delantero, dotándole de más agarre. En función de la velocidad con la que lo accionemos, esta transferencia será más o menos brusca.

Del mismo modo, al soltar el freno podemos hacerlo gradualmente o de golpe. En este último caso se genera un par que disminuye el agarre del eje trasero: esto es de utilidad si queremos "colocar el culo" del vehículo en horquillas muy cerradas.

En el capítulo de comportamiento estudiaremos más a fondo estos aspectos así como su relación con el subviraje y el sobreviraje.









 
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Autor: Calixto García Velasco



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