Mejorando Los Rotores Para Las Flotas De Servicio Severo

Los autos de la policía, ambulancias, taxis, las camionetas de reparto de paquetería e incluso los vehículos de entrega de pizzas pueden desgastar las pastillas y los rotores de freno casi tan rápido como cualquier auto de carreras. El uso pesado combinado con las paradas repentinas frecuentes, hace que los frenos trabajen calientes, y cuando las temperaturas del freno se disparan, la vida de las pastillas y los rotores se reduce. Por cada 100 grados de aumento de la temperatura de funcionamiento normal, el desgaste de los frenos se duplica. Y entre más tiempo los frenos permanecen calientes, más se desgastan.

Debido a esto, no es inusual que los autos de la policía, taxis y los vehículos de reparto de pizza necesiten un juego de pastillas y rotores en tan poco tiempo como en 6.000 a 12.000 millas. La mayoría de los consumidores gritarían asustados si tuvieron que reemplazar sus frenos tan a menudo. Pero en este tipo de aplicaciones, es justo el precio que hay que pagar para mantener el vehículo en la carretera.

EL TIEMPO ES DINERO

La tecnología de los frenos ha mejorado mucho estos últimos años, y muchos materiales de fricción están proporcionando una vida de servicio más larga como nunca antes — aun en las aplicaciones de servicio severo de las flotas. Sin embargo, los rotores todavía se están desgastando, torciendo y rajando por el calor y el servicio severo. Muchas flotas dicen que tienen que reemplazar los rotores cuando cambian las pastillas porque los rotores originales están tirados. Esto agrega un costo considerable a cada reparación, y no mejora en nada la longevidad de los frenos o el rendimiento al frenar del vehículo.

Por lo tanto, algunas flotas están intentando una forma diferente. En vez de reemplazar siempre los rotores del OEM con los mismos, estos están comprando un cierto tipo de rotor de grado superior para sus vehículos. Éstos incluyen los rotores ranurados de “alto rendimiento” que operan más fríos, disipan el agua más rápido, mantienen las pastillas más limpias y proporcionan un agarre adicional cuando se aplican los frenos, y/o los rotores tratados criogénicamente que operan más fríos, duran más y resisten las torceduras y rajaduras de los rotores mucho mejor que los originales.

Un rotor del OEM original para un Ford Crown Victoria de la policía se vende generalmente alrededor de $120. Los rotores de alto rendimiento del mercado de accesorios y tratados criogénicamente, por comparación, pueden costar entre $65 y $160 dependiendo del proveedor. Así que buscando una buena compra, un rotor de reemplazo mejorado se puede comprar generalmente por lo mismo o aún menos que un rotor original de reemplazo del OEM.

ROTORES RANURADOS

Los rotores ranurados son de uso frecuente en las aplicaciones de carreras para entregar el rendimiento máximo de frenado. Un rotor ranurado tendrá generalmente de cuatro a seis surcos rectificados en ambas caras del rotor. Las ranuras pueden ser rectas o curvadas, e irradian un ángulo desde centro. Las ranuras limpian la superficie de las pastillas cuando se aplican los frenos para extraer el polvo y el gas de los frenos. Las ranuras también mejoran el frenado durante el tiempo de lluvias previniendo que el chapoteo del camino entre en las pastillas y los rotores. Las pastillas mojadas que se frotan contra los rotores mojados pueden a veces hidroplanear, causando que las pastillas se deslicen en lugar de apretar.

La mayor parte de las compañías que hacen los rotores ranurados los recomiendan para las aplicaciones de frenado de servicio severo así como para carreras. Esto incluye el usarlos en los autos de la policía, taxis, vehículos usados para remolcar, las camionetas grandes y los SUVs, y casi para cualquier vehículo que tenga una historia de gastarse las pastillas y los rotores de freno.

Los entusiastas del alto rendimiento en las calles también les gustan los rotores ranurados (y perforados) porque los rotores se miran bien detrás de sus ruedan con aleaciones especiales de acero. Pero la razón verdadera de usar este tipo de producto es lograr un mejor frenado, reducir el riesgo de calentamiento en la cara y extender la vida del rotor. Una cosa que tiene que tener presente sobre los rotores ranurados es que pueden producir un zumbido leve o un chirrido al frenar bruscamente. Esto es normal y resulta de la acción de las ranuras deslizándose debajo de las pastillas. Los rotores se pueden también “sentir” más agresivos que los rotores comunes debido al aumento del agarre inicial que ocurre como resultado de que las ranuras mantienen las pastillas más limpias.

ROTORES PERFORADOS

Antes de que los rotores ranurados entraran en uso, algunos corredores perforaron unos orificios pequeños a través de las caras de sus rotores para mejorar el enfriamiento. Los orificios mejoraron el enfriamiento y ayudaron a ventilar los gases de las pastillas calientes durante el frenado severo, pero los orificios también aumentaron la tensión en los rotores y a menudo ocasionaban que el rotor fallara y se quebrara. Para reducir el aumento de la tensión, se le agregaron chaflanes a los orificios. Esto ayudó en algo, pero soluciones mejores fueron desarrolladas con el tiempo. Los orificios que fueron vaciados en el rotor demostraron trabajar mejor que los orificios perforados. Los orificios fundidos permiten que la estructura de grano del metal se forme naturalmente alrededor de los orificios, mientras que el perforar a través del rotor corta la estructura de grano y aumenta el riesgo de quebrarse.

El cambiar la forma del chaflán del orificio también hace la diferencia. Un rotor perforado sin chaflanes o un chaflán afilado en ángulo tiende a actuar como un rallador de queso cuando se aplican los frenos. Los bordes raspan a lo largo de las pastillas. Esto aumenta la fricción para un mejor agarre y ayuda a limpiar las pastillas, pero puede también aumentar el desgaste de las pastillas y hacer que se desgasten más rápidamente. Al redondear los bordes de los chaflanes se elimina los bordes afilados, y el efecto del rallador de queso. Ahora los orificios pueden proveer la ventilación y el enfriamiento sin contribuir al desgaste.

Muchas compañías que venden los rotores perforados los recomiendan solamente para el uso normal en la calle, no para servicio severo. Este tipo de producto se adapta mejor para las aplicaciones donde el propietario del vehículo desea mostrar sus rotores en lugar de empujar estos a su límite.

ROTORES RANURADOS Y PERFORADOS, Y ROTORES VENTILADOS

Algunos dicen que los rotores que utilizan los orificios y las ranuras proporcionan lo mejor de ambos mundos: la acción de limpieza de las ranuras y la acción enfriadora de los orificios. Otros dicen que los rotores con ranuras solamente proporcionan la mayor parte de las mismas ventajas de rendimiento sin el riesgo de quebrarse que se asocia a los rotores perforados en cruz.

Otras características del diseño de un rotor son también importantes. Todos los rotores ventilados tienen costillas de enfriamiento fundidas entre las superficies del rotor. Las costillas actúan como las aspas del ventilador para bombear el aire a través del rotor para disipar el calor. Los fabricantes de vehículos utilizan actualmente más de 70 configuraciones diferentes de costillas de enfriamiento en sus rotores ventilados. Algunas costillas son rectas, algunas son curvan y algunas están segmentadas. Algunas costillas están igualmente espaciadas mientras que otras no lo están. La mayoría de las costillas se extienden hacia fuera del centro, pero otras zigzaguean como un laberinto. Los ingenieros desarrollan estas diferentes configuraciones de costillas para “optimizar” el enfriamiento del freno en vehículos específicos, y reducir las armónicas que contribuyen al chillido de los frenos.

La idea principal aquí es que cualquier rotor de reemplazo que usted instale debe enfriar tan bien o mejor que el rotor original. Si usted instala el rotor original de reemplazo del OEM, el rotor debe operar exactamente igual que antes (no mejor, no peor). Pero si usted reemplaza el rotor original por un rotor barato para ahorrar algunos pesos, usted puede terminar con un rotor que no enfría igual que antes, que trabaja caliente, se come las pastillas y que puede fallar prematuramente como resultado de una torcedura y/o una rajadura.

Por otra parte, muchos rotores de bajo precio “económicos” no siguen el diseño de la costilla del OEM. Esto lo pueden hacer para reducir los costos de fabricación o para consolidar las aplicaciones del rotor. La metalurgia de un rotor barato puede también reducir los mismos estándares usados por un proveedor de rotores del OEM o un fabricante de rotores superiores del mercado de accesorios. Por lo tanto, los rotores económicos pueden ser aceptables para el manejo diario de uso ligero, pero estos no durarán ni trabajaran como los rotores del OEM, los rotores superiores del mercado de accesorios o los rotores de alto rendimiento.

METALURGIA DEL ROTOR

Los rotores de freno se hacen de hierro vaciado gris, y las características metalúrgicas del hierro así como el proceso de vaciado en sí mismo determinan la fuerza y la dureza del rotor, así como su ruido, desgaste y las características de frenado. La pureza del hierro, las aleaciones que se le agregan, la temperatura en los cuales el metal fundido se vierte en el molde, el proceso de enfriamiento y finalmente al proceso de rectificación son todas las variables que se deben controlar cuidadosamente para producir un rotor de alta calidad.

El rango en el cual el hierro se enfría en el molde es crítico y se debe monitoreado de cerca para alcanzar la fuerza de tensión, la dureza y la micro-estructura correctas. Los rotores que son sacados de sus moldes muy rápidamente se enfrían irregularmente y terminan a menudo con tensiones internas residuales que llevan más adelante al rotor a torcerse y a quebrarse.

Cuando un rotor de baja calidad se instala en un vehículo y está sujeto al uso severo, las altas temperaturas del freno solamente hacen que la metalurgia se empeore. El rotor puede formar puntos duros que causan desgaste disparejo, distorsión y pulsaciones del pedal de freno. Peor todavía, el hierro puede formar grietas microscópicas que debilitan el rotor. Conforme las grietas crecen y se separan, el rotor puede desarrollar grietas que generalmente conducen a la falla del rotor y a la falla de los frenos. Ésa es la última cosa que usted quiere que le suceda a un auto de la policía en medio de una persecución a alta velocidad.

ROTORES TRATADOS CRIOGÉNICAMENTE

Una forma de cerciorarse de que la metalurgia de un rotor es la mejor que pueda haber, es tratar el rotor criogénicamente después de que se haya fabricado. El proceso criogénico implica el colocar los rotores en un equipo de refrigeración especial que lleva las partes por debajo de la temperatura del nitrógeno líquido — ¡menos de 300 grados °F debajo de cero! En tales temperaturas extremadamente frías, un montón de cosas “frescas” realmente suceden. Los átomos paran de sacudirse alrededor y se asientan abajo en un estado más relajado. Esto ayuda a relajar las tensiones residuales en el metal para una mejor resistencia a la fatiga, a la fuerza de tensión, la resistencia a la abrasión y a la dureza del metal. En las aleaciones de acero, esto puede cambiar realmente la micro-estructura del mismo metal. El hierro vaciado contiene más carbón que el acero, así que la micro-estructura no cambia tan drásticamente.

Sin embargo, cuando está hecho correctamente un rotor tratado criogénicamente operará más frío (¡algunos dice que hasta 40% más frío!), durará más tiempo (de dos a cuatro veces más), y resistirá a torcerse y quebrarse mejor que cualquier rotor que no se haya tratado. El proceso se puede aplicar a los rotores comunes del OEM, a los rotores del mercado de accesorios, o a los rotores perforados o ranurados, y se debe tratar la parte completamente, no solo la superficie.

La ciencia de la criogenia data de los años 1930, cuando los alemanes la inventaron para tratar las piezas críticas que llevaban los motores de avión. No fue hasta los años 1960, sin embargo, que los procesos criogénicos fueron desarrollados en este país para tratar partes automotrices e industriales.

El proceso es semejante como separar el calor pero tratado al revés. La temperatura del objeto que es tratado se cambia para causar mejoras en su estructura cristalina. La criogénica requiere que las partes se congelan en un rango controlado así que no se enfríen demasiado rápido y se agrieten. Una vez que las partes se enfríen a menos de 300 grados bajo de cero, estas son remojadas en frío por un número determinado de horas antes de que se les permitan calentarse gradualmente a la temperatura ambiente. Este proceso está controlado por computadora, y puede tomar de 36 a 74 horas dependiendo de la masa y del tipo de partes que son tratadas.

Los proveedores que venden los rotores tratados criogénicamente dicen que sus rotores son la última solución para los autos de policía, taxis y otras aplicaciones de uso severo.

Los que utilizan los rotores tratados criogénicamente dicen que estos pueden ser rectificados igual que los rotores regulares, y utilizados hasta que se desgastan a las especificaciones mínimas de espesor. No se requiere ningún cambio en los materiales de fricción, aunque algunos proveedores de rotores recomiendan el usar pastillas semi-metálicas para mejores resultados.