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Papo de Garagem Técnica Zero a 300

Sistema de freios: tudo o que você precisa saber para mantê-los em dia


Há mais de três anos meu primeiro texto aparecia aqui na coluna. De lá para cá percorremos um belo pedaço, é verdade. Relendo alguns textos percebi que nosso foco esteve voltado para o motor. Injeção, escape, admissão, turbos… e como em qualquer relação, acho que estamos entrando na rotina. Então vamos mudar um pouco? Visitar novos ares, tudo dentro do mesmo macro universo, mas ainda sim algo diferente. Que tal falarmos sobre freios hoje?

 

 

Princípio de funcionamento

Foto I

A primeira lei de Newton nos diz que um corpo permanecerá estático ou em movimento retilíneo uniforme enquanto uma força externa não atuar sobre este corpo. Quando pressionamos o pedal de freio geramos uma força de sentido oposto ao deslocamento do veículo, e com isso conseguimos pará-lo. A intensidade dessa força vai depender do quanto pressionamos o pedal do meio (ou da esquerda, vai). Como o ponto de aplicação da forma de frenagem é radial em relação ao eixo, forma-se uma alavanca de aplicação de força. O torque de frenagem.

Foto II

Você já tentou mover o carro para dentro da garagem subindo uma reles rampinha de entrada, ou mesmo pará-lo quando ele está descendo essa rampa por descuido? Se é tão difícil executar esta tarefa, mesmo usando todos os músculos do corpo para executá-la, por que conseguimos frear o carro usando apenas um pé, mesmo em altas velocidades? A resposta está na multiplicação da força aplicada pelo motorista.

Foto III

Tudo começa no pedal, os pontos de aplicação, transferência da força e de apoio formam uma alavanca que eleva a força proporcionalmente a distância entre estes. Depois disso temos a multiplicação realizada pelo sistema hidráulico. Vamos relembrar, os líquidos são incompressíveis. Então a pressão aplicada em qualquer ponto de um sistema fechado se faz sentir em qualquer outra região deste sistema. E quando falamos em pressão:

Fórmula I

Quando o cilindro mestre é deslocado pelo eixo, ele aplica uma força sobre o fluido de freio. Esta força é multiplicada pela área do cilindro. A pressão gerada neste processo é percebida na outra ponta do circuito, onde está o cilindro da pinça de freio. Este normalmente tem área maior que a do cilindro mestre. Então aplicando a fórmula mais acima, a força que os pistões exercerão sobre as pastilhas será maior.

Foto IV

Vamos analisar um exemplo só para termos a medida do quanto a força é multiplicada durante a frenagem. Num Fórmula 4 o piloto aplica uma força de 80 kgf sobre o pedal. A relação de alavanca do pedal é de 3,7:1. Se presumirmos que a distribuição de frenagem entre dianteira e traseira é 60/40, a força aplicada sobre o cilindro mestre responsável pela dianteira é de 177,6 kgf. O nosso cilindro mestre possui um êmbolo com área de 2,48 cm². Sabendo que a pressão é o resultado da força aplicada sobre a área (P = F/a), então teremos o sistema hidráulico pressurizado com aproximadamente 71,6 kgf/cm². Os cilindros instalados nas pinças somam uma área 3,96 cm². Agora vamos rearranjar a fórmula da pressão para encontrarmos a força aplicada sobre as pastilhas (F = p x a). Assim teremos 283, 5 kgf atuando para desacelerar o fórmula no final da reta.

Além da vida de luxo, festas, carros, e coisa e tal, pilotos treinam pra caramba, afinal de contas eles são atletas também. Observem no parágrafo anterior, a força que o piloto precisa exercer com somente uma das pernas sobre o pedal para frear o carro durante a prova. E se nós, motoristas comuns tivéssemos que exercer tanta força durante o dia a dia atrás do volante?

Foto V

É exatamente para evitar situações como essa que os engenheiros desenvolveram sistemas auxiliares, boosters capazes de aumentar ainda mais a força de frenagem. O servo freio é o mais comum. Ele é basicamente um vaso em forma de disco com diafragma no meio, formando duas câmaras. 

Foto VI

Quando o motorista pressiona o pedal de freio uma válvula de equalização se fecha, isolando as câmaras. Assim o vácuo do coletor é aplicado somente a câmara mais próxima do cilindro mestre. Com isso o diferencial de pressão multiplicado pela área do diafragma aumenta a força de frenagem.

Agora que entendemos como os freios funcionam, vamos dividir o assunto em dois posts. Manutenção e upgrades. Com isso nós conseguimos direcionar o assunto para o interesse de cada gearhead.

Foto VII

Nas situações do dia-a-dia nós utilizamos apenas uma fração da capacidade dos nossos freios, e por isso a manutenção correta pode ser de certa forma negligenciada. Mas numa situação onde se exija mais do sistema, numa descida de serra por exemplo, você pode tomar um susto com um pedal borrachudo. Então perceba, não é só aquele amigo de pé mais pesado, ou mesmo o que participa de eventos nas pistas que precisa se preocupar com os freios.

 

Fluido de freio

Foto VIII

O primeiro ponto a ser checado é o nível do fluido hidráulico. A foto acima mostra a marcação de nível mínimo e máximo. O sistema é fechado, então se tudo estiver de acordo, não deve haver variação de nível. Caso você observe que ele está baixando, busque por vazamento nas conexões, rachaduras nos dutos flexíveis (eles ficam nas caixas de roda), ou mesmo vazamentos no sistema de embreagem, pois há mais de quinze anos o acionamento da embreagem compartilha o fluido do sistema de freios.

Foto IX

É importante termos atenção também ao intervalo de troca do fluido, pois ele é higroscópico. Então com o passar do tempo o fluido absorve umidade e com isso o ponto de ebulição cai. E numa condição onde se exija mais dos freios, o calor é conduzido das pastilhas para os pistões e pinças e deles para o fluido. Em situações severas, como uma sequência de curvas, a temperatura nas pinças pode superar os 120° C facilmente. Com isso podem surgir bolhas no fluido caso este não tenha sido substituído no período correto. Cabe lembrar que os gases são compressíveis, então na próxima freada as bolhas farão com que você tenha que pressionar mais o pedal para conseguir a mesma capacidade de frenagem, o susto pode ser bem grande numa situação dessas. 

Foto X

Atente sempre a especificação correta do fluido, pois diferenças na composição podem criar reações. Por exemplo, sistemas projetados para trabalhar com fluido de especificação DOT 3 ou DOT 4 não devem de forma alguma ter seu fluido substituído por um DOT 5. Os dois primeiros são baseados em Glicol, enquanto o terceiro tem base de silicone. Existe ainda o DOT 5.1 que também é baseado em Glicol, por isso é compatível com os fluidos DOT 3 e 4.

Vocês podem estar se perguntando o que define e quais as diferenças entre cada um dos fluidos. Vejam, o Departamento de Transporte (Department of Transport – DOT) americano definiu uma série de especificações para ranqueamento dos fluidos. Os testes são feitos considerando as temperaturas de ebulição do fluido sem e com umidade. Vejam abaixo a tabela de classificação e compatibilidade para os fluidos.

Tabela I

Se você é do tipo que gosta de fazer pequenos serviços por conta própria, vamos montar alguns guias para lhe orientar em como fazer a manutenção do sistema de freios. O primeiro guia é de como realizar a troca do fluido de freios. Vale lembrar que este é um guia geral, então para obter informações e características específicas do seu veículo verifique o manual do proprietário ou mesmo um manual de manutenção do seu modelo. Sempre chame uma segunda pessoa. Isso ajuda em determinados momentos, você vai ter alguém pra bater um papo e dividir umas cervejas.

Foto XI

  • Coloque o carro sobe cavaletes ou num elevador e retire as rodas;
  • Abra o reservatório do fluido e com a ajuda de uma seringa ou pera de sucção, drene todo o reservatório dando atenção a qualquer depósito de sujeira;
  • Encha o reservatório com o fluido novo;

Foto XII

  • Inicie o flush do sistema a partir do ponto de sangria mais distante do cilindro mestre, ou seja, na roda traseira direita. Folgue a válvula de sangria para permitir que o fluido antigo saia sem grande pressão.

Foto XIII

  • Encaixe uma mangueira na ponta da válvula de sangria e coloque a outra extremidade da mangueira dentro de algum recipiente.
  • Comece a bombear o pedal de freio para enviar o fluido novo até o ponto de sangria e drene pelo menos 100 ml para garantir um flush eficiente;
  • Feche a válvula de dreno e repita a operação na seguinte sequência. Traseira esquerda, dianteira direita e finalmente dianteira esquerda.
  • Sempre complete o nível do fluido para não permitir entrada de ar no sistema;
  • Após drenar todos os pontos e fechá-los novamente, bombeie o pedal de freio várias vezes até sentir que este não está mais macio;
  • Certifique-se que o fluido não caia nas pastilhas ou lonas de freio, caso isso ocorra você precisará substituí-las, pois estas ficarão impregnadas reduzindo a capacidade de frenagem;
  • Limpe qualquer respingo do fluido, principalmente se for na pintura, pois este é corrosivo;
  • Reinstale as rodas e coloque o veículo no solo e faça um teste em baixa velocidade para verificar se os freios estão funcionando corretamente.

O fluido deve ser substituído no máximo a cada dois anos, ou quando você perceber o seu escurecimento. Verifique a periodicidade recomendada pelo fabricante do veículo sempre.

 

Pastilhas

Foto XIV

Agora vamos tratar do segundo item com maior frequência de manutenção. As pastilhas de freio são responsáveis por gerar atrito contra os discos de freio. Para isso se utilizam de materiais de alta capacidade abrasiva. As primeiras pastilhas e lonas de freio tinham o amianto como material base, mas devido a suas características carcinogênicas este material foi substituído por outros abrasivos e mesmo adesivos para gerar o coeficiente de atrito necessário.

Foto XV

Pastilhas OEM devem atender uma série de requisitos, durabilidade, capacidade de frenagem, desempenho constante em toda a faixa de operação, repetibilidade, baixo ruído e baixa emissão de detritos. Por isso elas são projetadas para alcançar os objetivos dentro da média. Caso você exija demais dos freios irá ocorrer a fadigadas pastilhas devido a temperatura, além do risco de dano. Abaixo temos uma tabela com os alguns danos possíveis às patilhas e suas causas.

Tabela II

Pastilhas não pedem manutenção criteriosa. Apenas devemos ter atenção a montagem e utilização correta, além da verificação periódica da espessura do material. A grande questão é o procedimento de troca. Da mesma forma que fizemos para o fluido, vamos lançar aqui os tópicos para realizar essa tarefa.

  • Com o veículo ainda no chão, mantenha-o engrenado e folgue um pouco as porcas da roda;
  • Coloque o veículo sobre os cavaletes, retire as porcas e as rodas;

Foto XVI

  • Caso suas pinças possuam presilhas, retire-as nesse momento;

Foto XVII

  • Se você não tiver uma ferramenta especial para a compressão dos pistões (a maioria de nós não tem), use uma alavanca para afastar as pastilhas;
  • Solte o duto flexível e remova os parafusos de fixação das pinças;
  • Retire a pinça e substitua as pastilhas;
  • Agora siga o procedimento contrário para reinstalar as pinças.

Foto XVIII

Para a substituição das lonas de freio o procedimento é um pouco mais complexo e exige ferramentas específicas, como uma chave combinada ou soquete que varia entre 28 e 30 mm. Então se você considerar que essa tarefa ou a anterior ultrapassam os seus limites de DIY, leve o carro para uma oficina.

Foto XIX

Uma intervenção (não é a militar) que você pode realizar na sua garagem é o ajuste do freio de estacionamento, isso em se tratando de freios mecânicos. Veja só.

  • Coloque o veículo numa superfície plana, pois durante o ajuste ele deve ficar “solto”;

Foto XX

  • Levante o carpete na região da alavanca do freio de estacionamento e procure pela barra roscada que passa pela alavanca. Esta barra possui uma porca de ajuste como na imagem;
  • Para garantir a liberação dos cabos, pise no pedal de freio pelo menos dez vezes, puxe e solte o freio de estacionamento também dez vezes;
  • Libere a alavanca do freio de estacionamento e folgue a porca de ajuste;
  • Pise no freio mais umas cinco vezes;
  • Aperte a porca de ajuste até sentir uma resistência ao giro da porca;
  • Instale uma presilha de travamento ou use um adesivo trava rosca para não perder o ajuste.

 

Discos

Foto XXI

Juntamente com as pastilhas, os discos são as partes mais estressadas no sistema de freio. Imagine só, você está dirigindo numa estrada a 100 km/h quando um animal cruza seu caminho. Você pisa com força no pedal do freio e a velocidade cai para 40 km/h em poucos segundos. Praticamente toda a energia cinética dessa desaceleração é transformada em calor, e as maiores fontes de dissipação são os discos. Assim, o ciclo térmico dessa peça é extremamente curto e intenso. Perceberam o tamanho do problema que é a vida de um disco de freio?

Foto XXII

Quando discos comuns passam por situações como essa com frequência, podem sofrem danos como o desgaste irregular, mudança de dureza, empenamento e até fissuras. Então sempre olhe bem à frente como o fluxo de tráfego se desenvolve. Assim você consegue prever os momentos de desaceleração, sacrifica menos o conjunto e até poupa mais combustível. Abaixo faremos mais uma tabela de troubleshooting para os discos;

Tabela IIIFoto XXIII

A periodicidade de troca ocorre normalmente a cada duas substituições das pastilhas de freio, a quantidade de quilômetros em que isso vai ocorrer depende de fatores como o peso do seu pé no pedal do meio (ou da esquerda nos automáticos), da agressividade do material das pastilhas e do ambiente de uso do veículo. Por isso é importante sempre verificar a espessura do disco e substituí-lo quando este chegar ao valor mínimo determinado no manual do proprietário.

Foto XXIV

Agora vamos fazer o procedimento de troca dos discos de freio para completar a manutenção do sistema de freios.

  • Com o veículo ainda no chão, mantenha-o engrenado e folgue um pouco as porcas da roda;
  • Coloque o veículo sobre os cavaletes, retire as porcas e as rodas;
  • Caso suas pinças possuam presilhas, retire-as nesse momento;
  • Se você não tiver uma ferramenta especial para a compressão dos pistões (a maioria de nós não tem), use uma alavanca para afastar as pastilhas;
  • Solte o duto flexível e remova os parafusos de fixação das pinças;
  • Retire a pinça;

Foto XXV

  • Retire o parafuso ou arruela de fixação do disco;
  • Retire o disco;
  • Agora siga o procedimento contrário para reinstalar os discos e o restante do conjunto.

Foto XXVI

Com isso nós concluímos esse post de manutenção do sistema de freios. No próximo texto nós vamos conversar sobre upgrades, para você que pretende frear na faixa dos 100 metros ou tem cojones pra ancorar só nos 50 m, ou apenas fugir do fadding naquela descida de serra. Até a próxima! 

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