Reflexión sobre los frenos de disco y los V Brakes....

Estimado Zarpas:

Creo que harías bien en disculparte por la contestación que has dado. Creo que también harías bien en no fiarte tanto de lo que parece evidente porque con cierta frecuencia las cosas no son lo que parecen.

A mi en el cole, también me explicaron que la fuerza de rozamiento es independiente del área de la superficie de contacto. Esto también queda patente en la expresión del par de frenado que has copiado. Entiendo que interpretas, que si doblamos el angulo abarcado por la pastilla de freno, el par de frenado será el doble. Sin embargo, esto no es así, ya que la presión ejercida será la mitad y por lo tanto el par de frenado será el mismo.

La expresión que has mostrado, explica porque las pastillas de freno son pequeñas y porque interesan los discos grandes, pero nada mas.

 

Si los v's dan la impresion de frenar menos, es porque hay menos rozamiento entre llanta - zapata. Si se quisiese dar el mismo rozamiento que hay entre pastilla y disco, mas de uno saldríamos por encima del manillar. Es la forma de hacerlos dosificables creo yo.

 

la potencia de frenado de un sistema de disco (sobre todo hidráulico) respecto a un V es muchísimo mayor y mucho más si además hablamos de las superficies de contacto y los materiales.
El diámetro del disco tiene más que ver con la posibilidad de refrigeración y fatiga que con otra cosa pero en cambio el tema de la superficie de las pastillas y el numero de pistones si que tiene que ver directamente con la potencia de frenado simple y llanamente porque roza más superficie contra el disco.

Un saludo.

 

Bueno hablando un poco en serio.

Mas pistones no frenan mas porque haya mas superficie de contacto. Cuando nosotros ejercemos una fuerza en la maneta, provocamos una presión en el aceite. Esta presión se trasmite tal cual ( estamos en regimen hidrostático, habría que añadir el peso propio del aceite, pero es despreciable) al piston que empuja la pastilla. Si hay dos pistones provocamos el doble de fuerza, la misma presión llega a dos pistones y por tanto el doble de fuerza. Este es el motivo por el que dos pistones frenan mas que uno.

La fuerza de rozamiento es algo que si se pretende determinar de forma mas o menos exacta hay que recurrir a formulaciones empiricas para cada material, segun temperatura, velocidad relativa entre los cuerpo que friccionan...al final se aproxima con la idea del nu x F. O sea el coeficiente de rozamiento por la fuerza normal existente. Utilizando esta aproximación, es independiente del área. Mas área solo consigue retrasar la degradación.

Mecanimante los V's son mas eficientes. Mas radio donde se aplica la fuerza, por tanto mas momento de frenado. Eso es eficiencia. O sea que con menos rozamiento y menos fuerza normal, conseguimos el mismo frenado.

Sin embargo los discos tienen ventajas prácticas, no se mojan, un descentrado de rueda no les afecta, son mas dosificables...

 

Sin tanta matematica. Creo que la mayoria de vosotros sois bikers recientes. Sin ofender a nadie por esto que he dicho, yo vivi el cambio de los U, a los V. Los U con unas zapatas buenas, tipo scott matuser (no recuerdo si se escribia asi) y manetas con potenciador, frenaban de autentico espanto. Con un dedo a 30 por hora eras capaz de levantar la rueda trasera sin problema. Cuando se cambio a los V, hubo que quitar los potenciadores por que era muy dificil dosificar esa frenada. El problema era que se mojara la llanta, entonces no frenaban mucho.
Definitivamente, los U o V me da igual, son mas potentes en termino de fuerza bruta, pero es mucho mas dosificable y agradable el tacto de un disco, que ademas no he leido a nadie que hable del efecto amplficador de la bomba. Esa es la verdadera fuente de la potencia de frenado, no el diametro del disco. A mayor diametro la deceleracion a igualdad de fuerza de frenado es mayor debido a la mayor velocidad radial (donde muerde la pastilla), se disipa mas calor y el fadding es menor, pero todo esto funciona dependiendo del tipo de bomba. Por eso en descenso se usan bombas radiales.

Perdon por el ladrillo......

 

Las bombas radiales consiguen dar mas presion al aceite, ejerciendo las misma fuerza a la maneta. Eso se podria aplicar a ambos sistemas de frenado.
La velocidad radial no influye, si hacemos los calculos en un instante determinado. Lo que tu comentas sería hacer el mismo calculo pero con trabajos en vez de con fuerzas. Son ganas de liar mas la perdiz para llegar al mismo resultado. jejeje

El diametro del disco es fundamental para la fuerza de frenado. Con el doble de diametro hace falta la mitad de fuerza de rozamiento, o sea la mitad de friccion o la mitad de fuerza normal. Por eso se calientan menos o se desgastan menos las pastillas.

Los discos tienen ventajas claras que creo que nadie discute, son dosificables (como bien dices), no se mojan...

 

al fin alguien que no suelta a la primera de cambio que los discos son mas potentes que los V's.
siempre repetire que los V's ( unos de calaidad) son mas potentes,pero su escasa dosificacion y su perdida de frenada en agua hicieron que se impusieran los discos.
pero no porque no sean potentes ni mucho menos.

 

Hay un modelo de connondale que tambien lleva frenos de v hidraulicos
http://www.cannondale.com/esp/2012/bikes/mountain/hardtail/trail-sl/trail-sl-hs-33-20771

 

de que V's+zapatas+llantas hablamos???

 

La presión máxima que puede soportar un disco, está limitada por diseño, no puedes hacer una pastilla muy pequeña y aplicarle una presión gigantesca sobre esa superficie, porque te cargas el disco.
En la práctica la presión que se ejerce sobre el disco va a ser una constante, por el motivo que he comentado, de modo que la variable que puedes modificar en la expresión que he puesto es el área de contacto (y por supuesto modificando el circuito hidráulico para que ejerza mayor fuerza, para que la presión sobre el disco sea la misma y la máxima que se permita por diseño)
Por eso decía que una cosa es la teoría y otra la práctica, si tuvieses un material infinitamente resistente, se podría hacer lo que tú dices, pero esto sólo ocurre con la Física que te enseñan en el cole cuando tienes 12 años, a esto es a lo que me refería por si no ha quedado claro.

En lo que sí que te voy a dar la razón es en que igual el tono de mi anterior post no era el adecuado, pido disculpas por ello.

 

Yo voy a añadir una ventaja más a los discos, me permiten tener dos juegos de ruedas distintos e intercambiarlos sin tener que ajustar los frenos.
De hecho me pasé a disco por este motivo, con los V los dos juegos de ruedas tienen que ser iguales (o tener el mismo ancho exterior) y me salía mejor poner discos que comprar dos juegos de ruedas.

Pero si no llega a ser por eso seguía con los V

 

no son V's exactamente,son Magura a la llanta.

 

Perdón si me pongo un poco pesado, pero es para responder a todos.
Si te das cuenta, la ecuación es homogénea, si operas verás que tienes Nm a ambos lados de la ecuación, que son unidades de par de fuerza.(El coef de rozamiento y el ángulo son adimensionales)
Salen los radios al cubo porque esta expresión se obtiene al integrar diferenciales de área.
Y como ya he dicho el área influye porque la presión sobre el disco está limitada por diseño y esa variable no tiene demasiado rango de variabilidad de modo que para aumentar el par de frenado tienes que aumentar la superficie de contacto.

Por cierto el radio no es el de la rueda, R y r son los diámetros máximo y mínimo en los que el freno de disco sufre fricción con la pastilla, es decir, son dimensiones que pertenecen al disco, no a la rueda

 

Pero tu estas respondiento a otra pregunta: ¿cómo hacer que un disco determinado frene mas, si ya hemos llegado al limite de fatiga del disco?

La pregunta no es esa creo yo. De hecho estamos frenando una bici, no un boing. Hay frenos hidraulicos que frenan mas que otros, por ejemplo los formula rx frenan mas que unos 445. Y los dos se pueden montar en los mismos discos. Ahí realmente la diferencia es que los formula ejercen mas fuerza sobre las pastillas, porque hasta las pastillas son parecidas.

 

Te he respondido el porqué aparecen los radios elevados al cubo, no sé si era eso lo que preguntabas.

 

jajaja si llevas razon

 

Si se quisiera dar más rozamiento a los V, cambiaríamos de llantas muy a menudo.

 

Muy interesante, desconocía esto! Vaya, la verdad es que estoy aprendiendo un montón de cosas en este hilo Que interesante todo....

 

Bueno, yo diria otra cosa.... si no se hubieran inventando los frenos de disco para bici, y se hubieran masificado los frenos hidraulicos en V, seguramente que las llantas no se seguirian fabricando en aluminio, sino en algun material cerámico más resistente....

 

claro y lo que que ya cuesta un ojo de la cara costaría dos ojos, dos brazos y una pierna (y no podríamos salir en bici)...

El sistema V está claramente por detrás del disco y ya ni hablemos cuando hay agua de por medio y no por casualidad la UCI se está planteando imponerlo en las carreras profesionales EN CARRETERA...

El sistema hidráulico es clarísimamente mejor en todo y para hacer unos V similares habría que tener una llanta de rueda blindada con unas zapatas cerámicas del tamaño de unos naipes todo ello impulsado por bombas hidráulicas.... pero eso ya está inventado y se llama sistema hidráulico de freno de disco.

Un saludo.