Conheça o sistema de freios de um Fórmula 1 híbrido

Não existe um veículo de quatro rodas conhecido que tenha um poder de frenagem tão poderoso como o de um carro de Fórmula 1.

Uma parte desse poder de frenagem vem da aerodinâmica com a qual os carros de F1 são equipados; maior downforce significa maior arrasto. Mas é claro que o sistema de freios é a parte fundamental disso.

Como um carro de F1 desacelera?

Quando um piloto de Fórmula 1 pressiona o pedal do freio, o carro pode gerar forças de até 6G sobre o piloto. Essa força atua na direção oposta à da marcha, o que significa que o piloto é impulsionado para a frente com até seis vezes a força de seu peso. O piloto precisa aplicar uma pressão substancial no pedal do freio nas zonas de frenagem mais intensas. Algumas frenagens após longas retas terminando em curvas de baixa necessitam de até 160 kg de força operacional.

Essa força aplicada ao pedal comprime um cilindro mestre de freio tandem que gera pressão do fluido, enviando fluido hidráulico comprimido para os circuitos de freio na dianteira e na traseira do carro.

Os freios traseiros funcionam de forma diferente dos freios dianteiros em um carro de F1 – mas ambos trabalham em conjunto para gerar uma desaceleração intensa.

Na frente do carro, esse fluido hidráulico comprimido é enviado para a pinça de freio, que contém três pistões. Usando a pressão do fluido, esses pistões (seis no total na frente do carro) empurram a pastilha de freio contra o disco de freio, e o atrito então desacelera o carro.

Esse atrito gera temperaturas de mais de 1.200 graus centigrados, e é por isso que você pode ter visto freios vermelhos brilhantes em carros de F1 mais antigos, ao contrário da geração atual de carros de F1, onde eles ficam escondidos pelas calotas.

A desaceleração também pode ser aplicada às rodas traseiras usando o mesmo sistema, mas dois outros dispositivos atuam nas rodas traseiras: a frenagem elétrica do MGU-K (Unidade Motor-Geradora Cinética) e a frenagem do motor.

A frenagem do motor ocorre quando o piloto tira o pé do acelerador. Esse processo fecha as válvulas de admissão de ar do motor e cria um vácuo. Esse vácuo causa resistência aos pistões, o que desacelera o carro. Isso pode reduzir o desgaste do freio traseiro e ajudar a controlar a temperatura dele.

O MGU-K é um componente da UP (Unidade de Potência) que converte a energia da frenagem em energia elétrica. Ao fazer isso, ele desacelera as rodas traseiras – o que também causa um pouco de calor, mas, principalmente, dá ao piloto potência extra para ajudar a ultrapassar ou se defender de manobras dos adversários.

Quando o piloto pressiona o pedal do freio, todos os três sistemas de desaceleração atuam em conjunto por meio do sistema de freio eletrônico. Primeiro, a pressão do fluido é captada por um sensor eletrônico de pressão, que então comanda a Unidade de Controle Eletrônico (ECU) para aplicar essas forças às rodas traseiras do carro. Uma pressão mais forte no pedal envia um sinal mais forte à ECU, e as rodas traseiras desaceleram mais.

O piloto pode alterar as configurações do freio motor (mais, menos ou quase nada) e da regeneração do MGU-K usando o volante. Ele também pode ajustar a polarização do freio, que altera a proporção da força de frenagem enviada às rodas dianteiras, para levar em conta diferentes tipos de curvas e condições.

Ao contrário da maioria dos carros de rua, os carros de Fórmula 1 não possuem um sistema de freios ABS (anti travagem) instalado. Portanto, travamentos de pneus são comuns na F1. Um pneu travado ocorre quando a quantidade de atrito aplicada ao disco de freio pelas pastilhas excede a quantidade de atrito aplicada ao pneu pela superfície da pista. Isso pode ocorrer por vários motivos, incluindo o excesso de força aplicada aos freios em curvas.

Em caso de falha do sistema de freio eletrônico (Break-by-wire), existe um sistema de backup para garantir que o carro possa ser parado hidraulicamente, sem o uso da ECU.

De que são feitos os componentes de freio?

Os pedais de freio são personalizados para cada piloto, garantindo que possam aplicar até 160 kg de força quando necessário. Os pedais são moldados de acordo com o pé do piloto e geralmente são feitos de fibra de carbono. A superfície do pedal do freio é revestida com fita adesiva para garantir que o pé e o calcanhar do piloto não escorreguem durante a frenagem.

As quatro pinças de freio são feitas de liga de alumínio niquelado usinado, assim como os três pistões internos. Incluindo os pistões, a pinça pesa cerca de 2,3 kg – enquanto a pinça de freio de um carro superesportivo de rua geralmente pesa cerca de 5 kg.

As pastilhas de freio são feitas inteiramente de carbono, e cada pastilha de 23 mm de largura pesa apenas 200 g – enquanto as pastilhas de freio de um carro de rua podem pesar 700 g. As pastilhas de freio suportam temperaturas de mais de 1.000 graus centígrados, mas o alto atrito significa que cada pastilha precisa ser trocada com muito mais frequência do que as pinças e os discos.

Os discos de freio dianteiros e traseiros também são feitos de carbono. O disco de freio de um carro de rua pode pesar cerca de 25 kg, em comparação com apenas 1,6 kg em um carro de F1. Os discos dianteiros são perfurados com até 1.100 furos de 3 mm cada para dissipar o calor intenso durante a frenagem – até 1.200 graus centígrados nas zonas de frenagem mais bruscas. Os discos de freio são conectados às rodas por um sino de titânio.

As equipes podem optar por diferentes tamanhos de componentes de freio dependendo do circuito. Por exemplo, em Hungaroring, onde há várias curvas lentas, fechadas e sinuosas, as equipes às vezes utilizam dutos de freio dianteiros e traseiros alargados para atender às demandas específicas da pista.

Existem dois fornecedores de sistema de freios para a Fórmula 1. Ambos usam o mesmo sistema, mas suas calibragens e modo se usar tem diferenças.