20 años de discos de freno en la F1: la evolución de Brembo

16/09/2022

Las etapas decisivas de la evolución de los discos de freno de carbono Brembo en la Fórmula 1

En la Fórmula 1 hasta el menor detalle incide en las prestaciones y la fiabilidad de los monoplazas. Por eso, la innovación es una constante de nuestro trabajo, que atañe a todos los componentes, incluso a los que se consideraban insignificantes hasta el siglo pasado. Brembo, que está presente en la Fórmula 1 desde 1975 —año en que debutó con un pequeño suministro de discos de hierro fundido para la escudería Ferrari—, es uno de los artífices de este punto de inflexión, tal y como demuestra la presentación de la primera pinza monobloque de una sola pieza en 1988.

Una solución que revolucionó la forma de frenar de los pilotos gracias a su combinación de rigidez y ligereza. A partir de ese momento, los pilotos que la utilizaron mantuvieron una frenada constante desde la salida hasta la meta, evitando el peligro de alargar el recorrido del pedal del freno.

Además de los estudios para mejorar las prestaciones y la resistencia de las pinzas, en las dos últimas décadas Brembo ha prestado cada vez más atención a los discos de carbono, analizando e investigando soluciones para gestionar las temperaturas de funcionamiento.

La evolución de los discos se aprecia a simple vista porque el aumento del caudal de aire que llega a los discos, y que se traduce en un mayor enfriamiento de los frenos, se consigue multiplicando el número de orificios de ventilación radiales y reduciendo sus dimensiones.

Hace veinte años, los discos de carbono Brembo tenían 72 orificios como máximo: estaban dispuestos en una sola fila y cada uno de ellos tenía un diámetro superior a un centímetro. Gracias a ellos, Michael Schumacher conquistó el Mundial en 2002, ganando 11 Grandes Premios y subiendo a los 17 podios de los GP que disputó.

En tan solo cuatro años, a medida que avanzaban los estudios, los orificios de los discos de Fórmula 1 alcanzaron por primera vez los tres dígitos: en 2006, los orificios pasaron a ser 100, se hicieron más pequeños y adoptaron una forma ovoide, que parecía la mejor solución en aquel momento.

El reglamento del año 2007 impuso nuevas normas: los discos debían tener un diámetro de 278mm y un grosor de 28 mm. Además, los frenos debían estar refrigerados exclusivamente por aire y el sistema no debía extenderse más allá de la parte trasera de la rueda. Esto obligó a los ingenieros de Brembo a centrarse en estas características.

Pero, ya en 2008, teniendo también en cuenta el espesor máximo de 28 mm, los orificios se hicieron uno al lado del otro, en dos filas, marcados por una parte en común. Se presentaban como una serie de ochos invertidos. Además de cambiar el diseño, los orificios se duplicaron y pasaron a ser 200 por disco.

En 2010, con la prohibición de repostar durante la carrera, el tamaño de los depósitos aumentó y, por consiguiente el peso mínimo de los monoplazas, que pasó de 605 kg a 620 kg. Los estudios del sistema de frenos se revisaron para garantizar un alto nivel de eficacia tanto en los coches sin carga como a plena carga y el número de orificios pasó a ser menos importante.

Dos años más tarde, la FIA prohibió el uso de difusores soplados, disminuyendo así la carga aerodinámica en la parte trasera. Como consecuencia, el reparto de la frenada se desplazó aún más hacia la parte delantera y, por lo tanto, para hacer frente al mayor esfuerzo sin riesgo de sobrecalentamiento, Brembo multiplicó el número de orificios.

Gracias a la dinámica de fluidos computacional (CFD), es decir, al estudio computarizado de la dinámica de fluidos, y también a los avances en el campo del mecanizado del carbono, en 2012 el número de orificios de ventilación de cada disco de freno se aumentó a 600, introduciendo una tercera y cuarta fila de orificios, reduciendo su diámetro y eliminando el solapamiento que restaba superficie al contacto con el aire.

En 2013, aprovechando una notable estabilidad en el reglamento, Brembo introdujo un nuevo tipo de carbono para los discos. El CER, en comparación con el anterior CCR, alcanzaba la temperatura de funcionamiento con mayor rapidez, un amplio rango de funcionamiento y una respuesta muy lineal.

La revolución del reglamento de 2014 tampoco pilló desprevenida a Brembo. Esa temporada supuso el regreso de los motores turboalimentados, ausentes desde 1988, pero la cilindrada se limitó a 1,6 litros y las vueltas a 15.000 rpm. También se introdujo la tecnología híbrida, con dos motores eléctricos, y el peso mínimo del coche se aumentó de 642 kg a 691 kg.

Debido al considerable aumento de la masa fue necesario rediseñar el sistema de frenos, también debido a la introducción del Brake by Wire. A pesar de ello, se mejoró aún más la ventilación y se aumentó el número de orificios de cada disco a más de mil.

En 2016, se creó un diseño extremo que permitió realizar, por primera vez, 1.100 orificios por disco. Fue el preludio de un nuevo reto porque, en 2017, el ancho de los coches volvió a ser exactamente de 2 metros, aumentando 20 cm de golpe. La anchura del alerón delantero y de los neumáticos también aumentó, lo que se tradujo en mayores prestaciones, incluido el par de frenado, que se incrementó en un 25%.

El reglamento tuvo en cuenta este aumento de las prestaciones y aumentó el grosor de los discos de freno de 28 mm a 32 mm. Este mayor grosor permitió aumentar aún más los orificios de ventilación, lo que supuso una mayor evolución del sistema de refrigeración de los frenos. Y así, de 2017 a 2018, los orificios por disco pasaron a ser 1.260.

Dependiendo de las temperaturas previstas durante el Gran Premio en cuestión y de la estrategia específica de carrera, cada equipo podía elegir entre diferentes soluciones de discos Brembo. Esto se hizo aún más evidente en 2020 al ofrecer seis soluciones de discos de carbono para hacer frente a las prestaciones cada vez mayores de las unidades de potencia.

Para el delantero, los equipos podían elegir entre discos Very High Cooling con 1.470 orificios dispuestos en 7 filas, discos High Cooling con 1.250 orificios dispuestos en 6 filas y discos Medium Cooling con 800 orificios dispuestos en 4 filas. Para cada ventilación también había una variante con el diámetro exterior mecanizado, la llamada «groove», que crea una sección divergente en el exterior del disco para mejorar aún más la aerodinámica.

Las 6 especificaciones de ventilación para el eje delantero han vuelto a ser solo un par este año, tras el nuevo y revolucionario cambio del reglamento: el peso mínimo ha pasado de 752 kg a 798 kg, la aerodinámica ha cambiado y se han adoptado neumáticos de 18 pulgadas en lugar de los de 13.

De hecho, el nuevo reglamento técnico también ha afectado a los sistemas de frenos, tanto por el aumento del diámetro de los discos, de 278 mm a 328 mm en los delanteros y de 266 mm a 280 mm en los traseros, como por el aumento del diámetro de los discos traseros, que ha pasado de 28 mm (el año pasado) a 32 mm.

La arquitectura también ha cambiado porque están prohibidos los orificios de refrigeración de las pastillas y se ha impuesto un diámetro mínimo de 3 mm para los orificios de los discos. Esto ha repercutido en el número de orificios, que solían ser de 2,5 mm. Así que, por primera vez, ha disminuido la cantidad de orificios, pasando de 1.470 en 2021 a los 1.050 actuales.

Una especie de "stop and go" a la espera del nuevo cambio previsto para los próximos años y que también estará orientado a la disipación térmica, el enemigo número uno de la Fórmula 1.