Como funcionam os Freios a Disco

Uma das mais antigas descobertas do homem é a roda. Há registros de usos de instrumentos rudimentares similares desde o período Neolítico (9500–6500 a.C.), marcando um divisor de água na História da Humanidade. Com ela, surgiu igualmente a dicotômica necessidade de fazer cessar seu movimento, uma vez atingido o objeto (locomoção, tração). Ou seja, era preciso freá-la.

Acontece então outro importante marco na História: a invenção do sistema de freio para o movimento da roda.

Os primeiros modelos de freios eram do tipo cunha (limitador de velocidade), com a função simples de apenas impedir que o movimento do veículo fosse iniciado. No período da roda de madeira com guarnições de ferro, o freio era composto basicamente de uma sapata de madeira pressionada contra a superfície metálica da roda, com auxílio de uma manivela.

No final do século XIX, surgiu a necessidade da criação de novos sistemas de frenagem para os recém-inventados veículos automotivos e, assim, passa-se à era dos freios por “cinta,” acionados por pedal instalado sobre os tambores fixados ao eixo da roda.

No século seguinte - o século das grandes inovações automobilísticas e também das grandes polêmicas brigas por patentes -, deu-se o desenvolvimento, entre tantos, do disco de freio. Foi após o início da segunda guerra mundial, em 1938, e devido à demanda provocada pela indústria aeronáutica que os sistemas de freio exigiram grande impulso tecnológico.

O invento do freio a disco proporcionou grande melhoria à dirigibilidade (capacidade de se controlar o veículo) e ao controle do veículo, mesmo em velocidades maiores. Indubitavelmente, o sistema de freios de um veiculo constitui-se em uma das partes mais importantes e vitais, sendo ele o responsável por garante uma frenagem segura, sob as mais diversas condições de tráfego.

A revolução dos sistemas hidráulicos

Mesmo com o advento de muitos outros sistemas de freios, foram os sistemas de frenagem hidráulica que mudaram completamente a indústria automobilística. Os sistemas hidráulicos de frenagem baseiam-se no fato da compressibilidade dos líquidos ser muito baixa. Logo, uma pressão (acionamento do pedal) aplicada em qualquer ponto de um fluído transmite-se uniformemente através deste.

Entre os mecanismos de frenagem hidráulicos, o sistema a disco segue sendo o tipo de freio adotado para a maioria das frotas veiculares atuais do mundo, por sua capacidade de oferecem melhor desempenho, menor consumo de pneus, menor manutenção de freio e maior estabilidade na frenagem, em relação ao sistema de freios a tambor.

O que é o freio a disco

Um sistema de freios a disco (geralmente fabricados em cerâmica ou ferro fundido) está composto por vários componentes que trabalham em conjunto para realizar a frenagem de um veículo, sendo os principais: o pedal do freio, o cilindro-mestre que fornece o fluído ao circuito hidráulico, as mangueiras flexíveis e os pequenos tubos de metal pelos quais circula o fluído de freio, os cilindros de roda, os pistões, as pastilhas de freio e ainda a alavanca do freio de mão.

Quando o veículo entra em movimento, ele vai gerando energia cinética e a missão do sistema de freios é remover esta energia para que ele possa parar. Para isso, ele converte a energia cinética em calor (na maioria dos freios a disco, os discos são ventilados).

Este tipo de freio veicular funciona quando uma pressão hidráulica provoca o atrito das pastilhas de freio com as duas faces do disco metálico (tambor) que gira com a roda. O atrito produz a força necessária para reduzir a velocidade da roda, convertendo a energia cinética do veículo em calor que se dissipa no ar.

O elemento causador dessa força hidráulica é a pressão do pé do condutor sobre o pedal do freio, que, acionado, faz com que o cilindro-mestre provoque a pressurização do fluído depositado dentro dele, transmitindo a pressão exercida no pedal até as rodas e acionando os mecanismos para a frenagem.

Nos freios a disco mais modernos, o pedal apresenta-se ligado às quatro rodas e a alavanca do freio de mão está equipada com um sistema de serrilha que permite manter o automóvel travado.

Um sistema hidráulico de freio sempre apresenta vantagens sobre um sistema acionado mecanicamente. Alem de ser mais flexível, silencioso e auto lubrificado, o freio hidráulico aplica a força de frenagem igualmente aos lados do veículo.

Se um freio for sujeito a maiores esforços que os restantes poderá perder mais rapidamente a sua eficiência, do que resulta uma frenagem desigual, capaz de provocar uma derrapagem.

Freio a disco x Tipos de veículos

Os freios a disco vêm sendo cada vez mais utilizados em veículos rodoviários de grande porte uma vez que este tipo de freio proporciona maior segurança, graças a sua maior eficiência de frenagem e maior resistência térmica. A prolongada vida útil das pastilhas de freio e a facilidade de troca dos componentes significa uma redução dos custos de manutenção, sendo essa uma importante vantagem para os proprietários de veículos grandes e pesados.

Outro fato destacável é que os freios a disco estão mais expostos ao ar e dissipam o calor mais rapidamente do que os freios de tambor, portanto, sendo mais eficazes em caso de sobreaquecimento e também na utilização prolongada. Este é um fator muito importante para a maioria dos automóveis de elevada potência.

Na atualidade, a maioria dos veículos de passeios apresenta-se com freios a disco nas rodas dianteiras (mais de 60%), podendo também ser encontrados nas rodas traseiras e em alguns modelos especiais, nas quatro rodas, sendo os discos dianteiros geralmente ventilados. Muitos têm sistema de freios misto - a disco na frente e a tambor atrás.

Maior segurança

A dirigibilidade está diretamente à aderência do pneu com a superfície. Para garantia de segurança do condutor e dos passageiros, deve-se evitar a todo custo que a utilização dessa aderência seja reduzida.

O freio a disco oferece mais segurança para condutores e passageiros de um veículo e garantia de maior eficácia em pistas molhadas porque não estar sujeito a acumular água em seu interior. Outro aspecto importante de sua eficácia é a sua maior capacidade de resfriamento. Por ter um sistema aberto que dissipa mais rapidamente o calor, ele evita o fenômeno fading (quando o fluído de freio ferve), e isto proporciona a frenagem segura.

Cuidados constantes com os freios

Se é verdade que o sistema de freios é vital para a segurança do motorista e dos passageiros, é imprescindível que o proprietário do veiculo tenta todo cuidado que puder para mantê-lo nas melhores condições possível de funcionamento. O freio exige uma série de cuidados para funcionar perfeitamente.

Naturalmente, o uso contínuo do sistema de freios durante um determinado período causa o desgaste de seus componentes, resultando, e faz-se necessária a substituição de algum desses componentes para o bom rendimento de todo o sistema.

Com manutenção preventiva e a revisão regulares dos freios, o condutor evita problemas e acidentes. A recomendação é que sejam feita manutenção preventivas (revisão de discos, pastilhas, lona, tambor traseiro e fluido hidráulico) a cada 5 mil quilômetros rodados, ou quando as pastilhas estiverem com uma espessura inferior a 5 mm. Além da segurança, as revisões dentro dos prazos ideais ajudam a reduzir o custo de reparações corretivas.

E mesmo que o calendário de manutenção venha sendo respeitado, o condutor de um veiculo deve estar sempre atento a para qualquer sinal de problema em todo o veiculo e em especial no sistema de freios.

Riscos de desgastes

No sistema de freios a disco, o tipo de necessidade mais comum na manutenção é a troca das pastilhas, porque elas sofrem maior desgaste com o tempo e uso. É por isso que as pastilhas devem ser controladas regularmente e trocadas, normalmente quando a espessura do material de atrito ficar reduzida a 2mm.

A durabilidade da vida útil das pastilhas é de 25 a 35 mil quilômetros rodados, em média. Contudo, em qualquer situação, se as pastilhas apresentarem algum defeito, corre-se o risco de danificar o disco de freio e, principalmente, corre-se o risco de perder o controle do veículo em uma frenagem de emergência.

As pastilhas do freio a disco normalmente têm uma peça de metal chamada indicador de desgaste, que produz um som agudo quando elas estão gastas e necessitam ser substituídas por novas.

Os especialistas indicam que os sinais mais comuns de problemas para os quais os condutores têm que estar alerta seriam as condições do pedal (baixo ou duro, por exemplo), fortes ruídos e desvios de trajetória quando se usa os freios e obviamente a luz de advertência no painel acesa. Vazamentos de óleo de freio ou a formação de bolhas no interior do sistema hidráulico são outros sinais de alerta de grau importante, pois o veículo pode ficar sem freio.

Também requer constante observação o fluido de freio, que deve ser trocado a cada 10.000 km, em média a cada ano. Mas é importante salientar que ele tende a perder suas propriedades com o tempo e com o excessivo contato com o ar (por isto deve-se evita ficar abrindo o reservatório do fluido para verificar o nível). Se o nível de fluido no reservatório estiver abaixo do “mínimo”, o sistema hidráulico pode ter vazamentos.

Principais problemas, causas e consequências

Problema	Causas	Consequências
Baixa resistência mecânica do disco	Uso do disco com espessura mínima recomendada	Empenamento, trincas ou até quebra total do disco de freio. Travamento do êmbolo da pinça do freio.
Superaquecimento do disco de freio	Uso com espessura mínima recomendada	A redução da quantidade de atrito(disco/pastilhas) também pode provocar o aumento da temperatura do freio.
Superaquecimento do freio	Excessos e descuidos do condutor: Frenagens frenagens repetidas ou prolongadas, falta de manuntençao do pé no pedal de freio, excesso de peso. Freio de mão muito aquecido pode causar empeno do disco.	Provocam a perda da eficácia dos componentes. Empenamento do disco
Vazamento de fluido de freio pelo pistão.	Desgaste devido ação de tempo. Corrosão do êmbolo devido a fluido de má qualidade ou contaminado.	Curso longo do pedal do freio (pedal baixo) Veículo puxa para o lado. Ausência de freios.
Empenamento do disco de freio	Superaquecimento do disco. Disco de má qualidade.	Trepidação no pedal de freio e volante de direção.

A distância de reação dos freios

O tempo que o motorista leva para conseguir parar o veículo depende de sua agilidade (seus reflexos) e do tempo necessário para que o sistema de freios cumpra sua sequencia de rotina e imobilizem o veículo. A distância percorrida pelo veiculo até a frenagem propriamente dita é chamada de distância de reação.

A eficiência de um sistema de freios de um veículo devidamente regulado e em boas condições deverá ser de 80%, em média. Leva-se em consideração que a distância de reação depende ainda das condições da via. Quanto maior a aderência dos pneus, menor será a distância percorrida para a frenagem.

Testes realizados pela empresa Knorr-Bremse mostraram que uma carreta (cavalo- mecânico e semi-reboque), equipada com freio a tambor, percorrerá em 108 metros a partir da frenagem até parar completamente.

O mesmo veiculo usando freios a disco desenvolverá uma distância de reação bem menor, aproximadamente de 76 metros. Segunda a mesma simulação, o veículo percorrerá 92 metros se estiver equipado com freios a disco somente no cavalo.

Freios em situações adversas

Siga algumas dicas para obter maior bom proveito e segurança do seu sistema de freio a disco quando estiver dirigindo em situações adversas:

Condições de Dirigibilidade	O que fazer
Pista molhada	A frenagem deve progressiva para evitar o arrastamento das rodas (que pode aumentar o espaço de frenagem).
Quando chove	O condutor deve dirigir e frear com progressividade para evitar o travamento das rodas.
Pistas alagadas	Administre a velocidade e a necessidade de frenagem, por causa do risco de aquaplanagem e a perca do controle do veículo. Evite deixar as rodas submersas, pois pode ocorrer falta de eficiência se lonas e pastilhas estiverem molhadas.
Pistas de baixo atrito (neve, gelo)	A frenagem deve progressiva e manter maior distância em relação ao veículo da frente.
Em curvas	Sempre se deve evitar a frenagem em curvas. O ideal é que a frenagem seja feita antes para evitar que o veículo saia da trajetória.