Como seguramente habrás adivinado, estamos ante el Santo Grial de los materiales de freno. De hecho, ningún otro elemento ofrece la misma combinación de ligereza, alta conductividad térmica y ausencia de dilatación térmica del carbono.

Estas características se traducen en un elevado coeficiente de fricción, en un rendimiento estable y constante y en una disipación casi instantánea del calor. Para conocer mejor este elemento, he aquí 5 curiosidades sobre su uso.


EL CARBONO NO ES EXCLUSIVO DE LA FÓRMULA 1

La increíble potencia de frenado de los modernos monoplazas de Fórmula 1 -de 300 km/h a 0 en menos de 3 segundos- no puede prescindir del uso de discos y pastillas de carbono.


Sin embargo, los frenos de carbono no son exclusivos de la Fórmula 1, sino que se utilizan desde hace décadas en los prototipos que compiten en las 24 Horas de Le Mans y en otras carreras del WEC (Campeonato Mundial de Resistencia).

Sin embargo, para sacar el máximo partido del carbono en las carreras de resistencia hay que superar el principal problema para este tipo de aplicaciones, ¡el desgaste! El material de fricción debe resistir 24 horas de uso continuo, frente a un máximo de 2 horas para las carreras del Gran Premio de F1.

Todo un reto para Brembo, que ha desarrollado soluciones específicas para adaptarse mejor a los coches más pesados en un contexto que no sólo está relacionado con las prestaciones puras: El diámetro de los discos es diferente, ya que en este caso se pueden alcanzar diámetros de 380 mm con llantas de 18", pero el grosor es de 32 mm.


Los principales avances de los últimos años se han centrado principalmente en la reducción del consumo de combustible, lo que ha llevado al desarrollo de materiales de bajo desgaste.

En una carrera de 24 horas, evitar sustituir discos y pastillas desgastados durante la carrera ahorra un tiempo valioso y puede ser "decisivo" para su resultado. Brembo introdujo ya en 2001 un nuevo material de fricción que aumentaba considerablemente el kilometraje y garantizaba una conductividad térmica más eficaz. Permitió al Audi R8 del equipo Joest pilotado por Frank Biela, Emanuele Pirro y Tom Kristensen terminar la carrera en primera posición, sin tener que sustituir los discos y las pastillas ni una sola vez.

En los últimos años, el desgaste increíblemente bajo ha permitido mantener las prestaciones inalteradas y repetibles desde el principio hasta el final de la carrera.

También la Fórmula E se basa en el carbono. De hecho, a partir de su quinta temporada (2018/19), Brembo será el fabricante exclusivo de los sistemas de frenado de esta categoría.

Para responder mejor a las exigencias de un coche totalmente eléctrico, el carbono que se utiliza es diferente del que se emplea en la Fórmula 1 y en el WEC. Además, el grosor de los discos de carbono de la Fórmula E es significativamente menor: 24 mm delante, 20 mm detrás.

EL CARBONO TAMBIÉN SE UTILIZA EN LAS BICICLETAS

Además de en las principales categorías de carreras de coches, los discos de carbono también se utilizan en el Campeonato del Mundo de motociclismo, pero sólo en MotoGP.

Este material había hecho su tímido debut en la máxima categoría en 1988 y en cinco años se había convertido en la norma absoluta. Demasiado grande la diferencia de rendimiento, así como la de peso (los frenos son pesos no suspendidos) y de tacto, si se compara con los discos de acero que se utilizaban antes.

Ahora, la mayoría de los pilotos de MotoGP prefieren discos de 340 mm, divididos entre High Mass (superficie ancha) y Standard (superficie estrecha).

Para garantizar el mismo par de frenado y obtener un mayor aligeramiento, Brembo ha introducido también los discos Light de 340 mm de diámetro.

Otros motoristas, en cambio, seguirán utilizando los discos de 320 mm de diámetro. Además, hay disponibles dos compuestos de carbono diferentes para cada tamaño de disco y pastilla de freno. Se diferencian por la picadura inicial y por su resistencia a las altas temperaturas.

En una aplicación en la que la sensación durante el frenado es crucial para el piloto, Brembo ofrece una selección global de hasta 10 opciones diferentes de discos de freno. La ausencia de discos de carbono en Moto2 y Moto3 se debe más bien a razones de ahorro.

Una razón similar es la causa de que el carbono esté excluido del Campeonato del Mundo de Superbikes desde 1994: en este último campeonato se utilizan discos de acero inoxidable y la mayoría de ellos están fabricados por Brembo.

​CARBON: LA ALTA CONDUCTIVIDAD EMPUJA LA VENTILACIÓN

Uno de los aspectos más críticos para los sistemas de frenado de los monoplazas de Fórmula 1 ha sido siempre el manejo de las temperaturas de funcionamiento. Para responder mejor a las exigencias de disipación del calor, la ventilación de los discos de carbono Brembo ha experimentado una evolución constante.

En 2005, cada disco tenía un centenar de orificios de ventilación, mientras que ahora, debido a la reducción progresiva de su tamaño, hay más de 1.400. Los orificios de los discos de carbono Brembo miden actualmente 2,5 mm de diámetro, están dispuestos en 4 ó 5 filas y se fabrican con una tolerancia de mecanizado de sólo 4 centésimas de milímetro.

La forma y el número de los orificios están relacionados con las características del monoplaza en el que se utilizará el disco. De hecho, se utiliza CFD (Computational Fluid Dynamics) para desarrollar la ventilación en función de las características de cada coche.


En los prototipos híbridos LMP1, donde la frenada regenerativa es mayor que en la Fórmula 1, los orificios de ventilación son menos. Cuando se frena en Fórmula 1, la temperatura de los discos puede alcanzar picos de más de 1.000 grados centígrados. En cambio, en las 24 Horas de Le Mans el problema suele ser el contrario, ya que por la noche o durante las fases de neutralización se corre el riesgo de que la temperatura de los sistemas descienda por debajo de los 300 grados centígrados.

Es el límite por debajo del cual el material de fricción puede sufrir el temido efecto de acristalamiento. Como en la Fórmula E las temperaturas máximas rondan los 800 grados centígrados, los discos de carbono de Brembo sólo tienen actualmente 70 orificios de ventilación con un diámetro de 6,2 mm en los discos delanteros y 90 orificios con un diámetro de 4,2 mm en los discos traseros.


EL CARBONO TAMBIÉN FUNCIONA EN SUPERFICIES MOJADAS

Desde que los discos de carbono empezaron a utilizarse de forma permanente en la Fórmula 1, los pilotos ya no pueden prescindir de ellos, ni siquiera en caso de lluvia.

La menor adherencia debida al asfalto mojado y el contacto directo con el agua, que aumenta el intercambio de calor, provocan un descenso de la temperatura. Pero a pesar de ello, y gracias a la enorme potencia de frenado que tienen estos monoplazas, los pilotos sólo necesitan unos pocos tramos de frenada durante la vuelta de calentamiento para alcanzar la temperatura ideal de funcionamiento, esto con sólo una ligera parcialización de la entrada de aire. Pero para el motociclismo la situación es diferente, los discos de freno funcionan al aire libre y se enfrían mucho más rápidamente.

Además, el hecho de que las ruedas sean sólo 2 impide que toda la fuerza de frenado producida por el sistema de carbono de Brembo se transfiera al suelo.


No por casualidad hace más de año y medio se preferían los discos de acero a los de carbono cuando llovía. Esto se debe a que estos últimos no podían garantizar un buen coeficiente de fricción, ya que no podían alcanzar la temperatura mínima de funcionamiento, fijada en 250 grados Celsius. Sin embargo, Brembo nunca ha dejado de mejorar los procesos de fabricación de sus materiales.

Así, gracias a la mayor potencia de las motos, a los neumáticos más prestacionales y al uso de fundas para los discos, ha conseguido el reto imposible: en 2017, en el GP de Japón, a pesar de la lluvia que no dio tregua a los pilotos durante las 24 vueltas y que hizo que la temperatura del asfalto bajara hasta apenas 15 grados centígrados, los 9 primeros pilotos que llegaron a meta habían utilizado discos de carbono.

EN CARRETERA, EL CARBONO-CERÁMICA ES MEJOR

Aunque, al conducir en circuito, los discos de carbono garantizan las sustanciales ventajas antes mencionadas, no son adecuados para ser utilizados en carretera.

Son inadecuados principalmente en términos de rendimiento porque la conducción diaria no permite que el sistema de frenado alcance las temperaturas mínimas de funcionamiento que requiere el carbono.

Otro factor que excluye su uso en coches de carretera es el elevado consumo: durante las 24 Horas de Le Mans, el disco de carbono de un prototipo pierde entre 3 y 4 mm de su grosor y una pastilla entre 8 y 10 mm.

Aunque se reconozca un consumo inferior para los supercoches de carretera, la duración sería de todos modos demasiado baja para justificar el gasto. Efectivamente, porque otro de los límites de los discos de carbono es definitivamente su elevado coste, como demuestra su exclusión de muchos campeonatos de coches y motos que no son de primer nivel.


Para llevar, al menos en parte, la mayoría de las muchas ventajas que puede ofrecer el carbono, también a los coches de carretera, Brembo ha creado los discos carbono-cerámicos. Todo ello gracias a la joint venture Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes con el Grupo SGL, que es el principal productor mundial.


Los discos carbocerámicos ofrecen un ahorro de peso de 5-6 kg en comparación con un disco de hierro fundido tradicional. Pueden durar, según el estilo de conducción, tanto como la vida útil del vehículo en el que se montan, además de reducir la distancia de frenado de 100 km/h a 0 km/h en unos 3 metros.

Además, los discos carbocerámicos de Brembo, resisten a la corrosión, no se deforman con la temperatura, no vibran, son fiables incluso cuando llueve y proporcionan la misma fuerza de frenado incluso después de un funcionamiento repetido y a bajas temperaturas.