Frenos: Quien dice que es facil!!! (2° Parte)

Segunda Parada, Hidráulicos vs. Mecánicos

Sí como conclusión de la primera contienda V-Brakes vs. Frenos de Disco finalmente la balanza se inclino por la segunda opción, se nos plantea ahora otra disyuntiva, Hidráulicos vs. Mecánicos.

Y aunque en esta decisión no están involucrados tantos factores como en la primera, también tendrá que ser evaluada de forma conjunta con otros componentes ya que al menos impactará en las manijas de freno y sin ninguna duda en nuestro presupuesto.

Hidráulica Básica

La idea básica detrás de cualquier sistema hidráulico es simple, la fuerza aplicada en cualquier punto es transmitida a cualquier otro punto utilizando para esto un fluido incompresible (fluido hidráulico) que se trata en general de algún tipo de aceite. La mayoría de los sistemas de frenos hidráulicos también aprovechan los beneficios de la multiplicación de fuerzas, proceso bastante simple de implementar mediante el uso de fluidos.

En la figura se pueden observar dos pistones o émbolos que se desplazan dentro de sendos cilindros y conectados entre si por una cañería cerrada llena de aceite (representado en celeste). Si se aplica una fuerza descendente en el embolo de la izquierda (tal como lo representa la flecha) la fuerza será transmitida en al segundo pistón a través del aceite contenido en la tubería. Dado que los fluidos hidráulicos utilizados en estos tipos de sistemas, como hemos dicho, son incompresibles. La eficiencia del sistema es realmente buena, casi toda la fuerza aplicada es transmitida al segundo pistón, el de la derecha. Lo bueno de los sistemas hidráulicos es que la cañería que conecta los juegos cilindro – Embolo puede tener cualquier longitud y forma en tanto y en cuanto este llena de fluido, lo que permite que las aplicaciones sean variadas.
La tubería o en nuestro caso manguera que se utiliza para contener el fluido hidráulico puede a su vez accionar mas de un conjunto cilindro – embolo al mismo tiempo, tal como se muestra a continuación, esta opción podría ser dos conjuntos cilindro – embolo ubicados a cada lado del caliper para accionar las pastillas de cada lado del disco.

Finalmente como habíamos mencionado la ventaja más importante de este tipo de sistemas es la capacidad de multiplicación (o división) de fuerzas, que se puede realizar de manera sencilla. Esta multiplicación / división se logra modificando la superficie de contacto de los pistones con el fluido hidráulico, tal como se muestra a continuación,

Para determinar el factor de multiplicación es suficiente con estudiar la relación existente entre las superficies de los pistones. Por ejemplo si aceptamos que el pistón de la izquierda tiene un diámetro de 2” (5.08 cm.) o un radio de (2.54 cm.), y que el pistón de la derecha tiene un diámetro de 6” o un radio de (7.62 cm.). Y sabiendo que la superficie de contacto de un pistón circular es S= Pi * r2. La superficie del pistón de la izquierda será 3.14, mientras que la del pistón de la derecha será 28.26. Por tanto el pistón de la derecha es 9 veces más grande, lo que significa que la fuerza aplicada sobre el pistón de la izquierda será 9 veces mayor en el pistón de la derecha. La única limitación de este sistema es que como los volúmenes desplazados se mantienen constantes un desplazamiento dado en el pistón de la izquierda generara un desplazamiento 9 veces menor (en este caso) en el pistón de la derecha.

N. de R.: Si quieren obtener aun mas detalle de esta explicación les recomiendo que busquen en un libro de física los principios de funcionamiento de una prensa hidráulica y la ley de pascal.

Ahora sí, metiéndonos de lleno en el tema de los frenos y como aplicamos todo lo explicado en el párrafo anterior, podremos decir que, la manija funciona en el ejemplo anterior como el pistón de la izquierda, en el que se hace la presión y se acepta que tenga un desplazamiento mayor, este comprimirá el fluido hidráulico en la manguera. En las ruedas, para ser mas preciso en los calipers, un pistón de superficie mucho mayor presionara las pastillas de freno contra el disco de freno (rotor) adosado a la masa de la rueda aumentando el rozamiento y facilitando la reducción de velocidad de la bicicleta.

Dado que el/los pistón/es en el caliper es/son de superficie mucho mayor que el de la manija, el/los mismo/s se comportara/n como el pistón de la derecha en el ejemplo anterior multiplicando la fuerza realizada sobre el pistón de la manija de manera proporcional a la diferencia de las superficies de los pistones.

Esta manija además deberá contener el reservorio que asegura la disponibilidad de suficiente fluido hidráulico para enmascarar cualquier variación debida al desgaste natural de las pastillas de freno o las contracciones y expansiones normales del fluido por la variación de la temperatura y aun así permitir de manera constante la activación del sistema en su conjunto.

Dicho esto la primera diferencia que encontramos en los sistemas hidráulicos es el tacto de freno, la suavidad, la eficacia y la progresividad. Ya hemos explicado el funcionamiento de los sistemas hidráulicos en cambio los mecánicos basan su funcionamiento en un cable de acero, el mismo utilizado en los V-Brakes y que en definitiva no plantea ninguna mejora en las características de tacto y progresividad si se los compara con unos V-brakes.

Volviendo sobre los hidráulicos, las manijas de freno deben ser aquellas especialmente diseñadas para este tipo de sistemas ya que, como hemos mencionado, dado que el accionador es un liquido en vez de un cable de acero. Este liquido (Fluido Hidráulico) será el responsable de transmitir la fuerza ejercida por la mano del ciclista sobre la manija de freno a través de las mangueras hacia el caliper y las pastillas de freno.

En la lista de las contras se encuentra el "inconveniente" de que necesitan mayor mantenimiento, que los sistemas mecánicos, purga o sangrado como comentáramos en la primer parte de este articulo, pero resulta suficiente que este mantenimiento se realice anualmente para garantizar la capacidad de frenada de estos sistemas.
En el otro platillo de la balanza nos encontramos con los sistemas de freno de disco mecánicos estos son más pesados, no requieren tanto mantenimiento y de requerirlo es mucho mas simple que el purgado de un sistema hidráulico y por supuesto, proporcionan menor potencia de frenado, pero tienen un punto importantísimo a favor, no requieren cambiar las manijas de freno ya que como hemos dicho los mismos se activan con un cable de acero del mismo modo que los V-Brakes por lo que es suficiente que el cuadro y la horquilla tengan los anclajes para poder montar un sistema de frenos a disco mecánicos sin necesidad de cambiar las manijas de freno que en varios modelos al venir integrada con los shifters nos obligaran a cambiar todo el conjunto manijas de freno / shifter.

Por lo dicho concluyo que si podemos resolver el problema presupuestario los sistemas hidráulicos parecen ser la mejor opción a la hora de disminuir la velocidad, sin embargo si nuestro presupuesto es acotado existen muy buenas opciones en el mercado para contar con un sistema de freno a disco en nuestras bicis a un precio más accesible.

Continuará...

Por favor no dejen de comentar o preguntar si necesitan o simplemente les gustaria que me extienda más (o menos) en alguno de los temas que he desarrollado en esta entrada.