Funcionamento, normas e detalhes dos Fluídos de Freios Automotivos


Crédito foto: www.yourmechanic.com

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Para que o sistema de freios funcione, deve haver um fluído que exerça a função de transmitir a força aplicada no pedal de freio aos pistões do cilindros de roda. Este fluído é chamado de fluído de freio e é bastante esquecido por grande parte dos proprietários de automóveis. Entretanto, o fluído de freio é até mais importante do que qualquer outro fluído utilizado no automóvel, pois está diretamente ligado a segurança deste. Portanto, o fluído de freio segue rigorosas normas regulamentadoras e está contido no plano de manutenção do veículo.

Normas regulamentadoras para fluídos de freio

No início do automóvel não se sabia ao certo que tipo de fluído poderia ser utilizado para um sistema de freios de discos ou tambor. Haviam vários problemas como a ebulição e o vazamento do fluído utilizado, percebeu-se então que o sistema também deveria se adequar as características do fluído de freio. Para garantir que o fluído de freio operasse com segurança dentro do ambiente no qual é colocado (alta pressão e temperatura), as normas regulamentadoras surgiram. As normas regulamentadoras que determinam as exigências dos fluídos de freio são as seguintes:

SAE J1703

Crédito foto: wikipedia.

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É a norma dos fluídos de freios propriamente dita. Desenvolvida pela Sociedade dos Engenheiros Automotivos (SAE), determina que os fluídos de freio não derivados do petróleo, sejam apropriados a operar em sistemas de freios automotivos compostos de elastômeros como a borracha natural e o estireno-butadieno ou terpolimero de etileno, propileno ou dieno. Todos estes componentes nos quais as mangueiras, retentores, o-rings e contra-pós são fabricados. Para tal função, a norma determina alguns requisitos, estes são:

  • Ponto de ebulição seco e úmido;
  • Viscosidade;
  • Estabilidade;
  • Corrosão;
  • Fluidez e aparência à baixas temperaturas;
  • Evaporação;
  • Tolerância à água;
  • Compatibilidade;
  • Resistência à oxidação;
  • Efeitos no polímero.

Para cada requisito há um teste próprio, com procedimentos distintos e todos descritos na norma. Uma vez que o fluído de freio atinge os requisitos mínimos, é então aprovado pela SAE e pode receber o selo SAE, que garante a adequação do mesmo às exigências que o automóvel é solicitado.

FMVSS-116

Crédito foto: http://www.leatherseatlibrary.com/

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Estabelecida pela Norma Federal de Segurança para Veículo Automotor do Estados Unidos, a norma é semelhante a SAE nos requisitos e nos testes, mas difere desta em algumas exigências Além das similaridades com a SAE J1703, a norma FMVSS-116 apresenta regulamentações relacionadas a embalagem, transporte e estocagem dos fluídos de freios.

ISO 4925

dot4A ISO, ao contrário da SAE e da FMVSS, é uma organização internacional, as outras duas são americanas. Entretanto, as exigências e testes são semelhantes e também qualifica fluídos de freios de origem não petrolífera. A norma garante que o fluído esteja adequado a operar em sistemas de freios automotivos sem perder suas propriedades e sem agredir o material que compõe o sistema.

DOT

Crédito foto: wikipedia.

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A abreviação de Departamento de Transporte dos EUA (Department of Transport) é o órgão que classifica os fluídos de freios de acordo com as duas principais propriedades destes, o ponto de ebulição (seco e úmido) e a viscosidade. O DOT definiu exigências específicas para que os fluídos de freio se adequam tanto a proposta de uso do veículo quanto a evolução deste. Atualmente existem quatro especificações, DOT 3, DOT 4, DOT 5 e DOT 5.1.

Exigências das normas para o fluído de freio

Ponto de ebulição

Temperatura na qual um líquido qualquer começa a vaporizar, nos fluídos de freios essa temperatura mede a capacidade daquele de resistir ao estresse térmico na qual está submetido. Os componentes próximos ao disco ou ao tambor de freio (cilindros de roda, pistões e o fluído de freio) estão expostos à altas temperaturas. Dessa forma, o fluído de freio opera constantemente em temperaturas altas (100° C), embora não muito próximas à sua ebulição.

Quando a temperatura atingida pelo sistema de freio é crítica e atinge o ponto de ebulição do fluído, bolhas de ar começam a se formar logo atrás dos pistões dos cilindros de roda. Como líquidos são fluídos incompressíveis e gases, compressíveis, o freio começa a falhar. Esta falha é percebida no pedal de freio, que perde a firmeza, aumenta o curso e passa uma sensação esponjosa, além de ter a potência de frenagem reduzida.

O ponto de ebulição fluído de freio varia em função do teor de umidade na qual este se encontra, pois o fluído de freio é higroscópico. O ponto de ebulição equilibrado (ou a seco) mínimo é 205°, 230° e 260° C para fluídos de freio DOT 3, DOT 4 e DOT 5 e 5.1 respectivamente.
O ponto de ebulição úmido mínimo é 140°, 155° e 180° C para fluídos de freio DOT 3, DOT 4 e DOT 5 e 5.1 respectivamente.

Viscosidade

Trata-se da viscosidade cinemática de um fluído. Ele é medida por laboratórios de acordo com os procedimentos das normas regulamentadoras. O cálculo é realizado em uma temperatura predeterminada, na qual mede-se o tempo que o fluído leva para percorrer um orifício.
Durante o funcionamento do sistema de freio, a faixa operacional de temperatura oscila entre -40° e 100° C. O fluído de freio deve ser resistente a essa variação, ou seja, deve manter sua viscosidade quase constante durante sua operação. A frio, deve ser menos viscoso e a quente, mais viscoso. A viscosidade do fluído de freio é medida através de um viscosímetro de tubo capilar com temperatura controlada. Os valores de viscosidade são informados em centistokes ou mm²/s.
A viscosidade, juntamente como o ponto de ebulição, são as propriedades mais importantes do fluído de freio.

Estabilidade

É uma propriedade que avalia a capacidade do fluído de manter suas características mesmo depois de um prolongado aquecimento. Duas medições de estabilidade são realizadas, a estabilidade térmica e a estabilidade química. Em ambos os casos, 60 ml fluído de freio é aquecido até uma determinada temperatura, esta é mantida por duas horas e então verificado seu ponto de ebulição. A variação da temperatura do ponto de ebulição não pode ser superior a 3°C para mais ou para menos.

A diferença da medição de estabilidade térmica e estabilidade química é que, nesta última, 30 ml de fluído de freio é misturado com 30 ml de fluído SAE de compatibilidade, para verificar a estabilidade do fluído de freio, mesmo quando misturado com outros fluídos.

Corrosão

O fluído de freio está em contato com quase todos os componentes do sistema de freio, tanto metálicos como polímeros. Em ambos, o fluído de freio não pode atacar de forma agressiva os materiais, de forma a corroê-los e reduzir sua vida útil. As normas regulamentadores procedem testes especificados com pequenas fitas metálicas e coifas de borracha, estas são colocadas em contato com o fluído de freio com ph controlado (entre 7 e 11,5). As fitas metálicas não podem apresentar redução acentuada de sua massa nem pigmentações de ferrugem, enquanto que as peças de borracha não podem, após o teste, apresentarem rachaduras, endurecimento ou perda de sua rigidez. Além disso, o invólucro no qual o teste é realizado, não pode apresentar depósitos cristalinos ou fluído com coloração que indique oxidação da fita de metal. O ataque do fluído de freio com os componentes do sistema de freio também está muito ligado ao ph deste.

Fluidez e aparência a baixas temperaturas

O fluído de freio deve operar em qualquer condição que o automóvel esteja exposto (sabendo que as normas não consideram os territórios árticos em suas exigências, vale ressaltar), as condições a frio são as mais críticas. Congelamento e perca excessiva das viscosidade do fluído são sintomas de um fluído de freio mal desenvolvido. Para garantir o bom funcionamento do fluído em temperaturas abaixo de zero (0°C), as normas regulamentadoras exigem que o fluído de freio apresente boa fluidez quando exposto a temperaturas críticas, -40° e -50°C. O fluído não pode congelar, apresentar sedimentos ou cristalizações, separação de seus componentes e perca de viscosidade.

Os testes são realizados com fluído de freio sendo resfriado até -40°C e mantido nesta temperatura por 144 h. Após este período, o recipiente no qual se encontra o fluído é retirado da câmara de refrigeração e verificado a olho nu sua aparência. Depois de aprovada, o recipiente é virado de cabeça para baixo, e a bolha de ar que se forma deve chegar a outra ponta do recipiente em até 10 s.

O teste com temperatura de -50°C é realizado da mesma forma, porém, o tempo mantido refrigerado é de 6 h e a bolha deve atravessar o recipiente em 20 s.

Evaporação

A utilização continua do fluído de freio pode levar este à evaporação, embora esta característica também esteja ligada ao ponto de ebulição, a exposição prolongadas a temperaturas elevadas (100°C) é algo comum em sistema de freio automotivo básico. As normas regulamentadoras procedem testes nos quais amostras de 25 ml de fluído de freio são mantidas a 100° C por 168 h. Depois cada amostra é pesada e verificada a porcentagem de fluído de freio que evaporou, as perdas por evaporação não podem exceder 80% em peso.

Quando o fluído de freio sofre evaporação, resíduos deste fenômenos permanecem em contato com os cilindros de roda. Nos testes de homologação dos fluídos de freio, os resíduos também são analisados, estes são arenosos e grudentos. Depois de finalizado o teste de evaporação, os resíduos gerados pelas amostras evaporadas são avaliados por tato com os dedos, então são colhidos e colocados em um recipiente com óleo e temperatura controlada (23° C) por 60 min. Ao final desse período o recipiente é rapidamente virado de cabeça para baixo, os resíduos devem se deslocar, pelo menos, 5 mm em 5 s.

Resíduos de fluído de freio são prejudiciais aos cilindros de roda devido suas características arenosas e grudentas, podendo travar pistões ou arranhar as paredes dos cilindros de roda.

Tolerância a água

O fluído de freio é higroscópico, sua capacidade de absorver a umidade do ambiente é tanto uma vantagem, como também pode ser o seu ponto fraco. Com 3,5 % de água em volume de fluído, ocorre uma alteração nas sua propriedades. As normas regulamentadoras exigem que o fluído diluído com 3,5 % de água seja estocado a uma temperatura de -40° C durante 120 h. Então, após esse período é verificado o estado do fluído quanto a formação de sedimentos e sua transparência. O fluído é recolocado sob temperatura controlada, mas agora a 60° C e por 24 h. Finalmente, é novamente examinado quanto a estratificação e formação de sedimentos, e colocado em um centrifuga a fim de segregar o sedimentos e calcular a porcentagem em volume destes. A porcentagem em volume não pode ser 0,05 % na qualificação do fluído e 0,15 % para fluídos já embalados comercialmente.
A formação de sedimentos contamina as tubulações e cilindros de roda, prejudica o fluxo de fluído gerando mau funcionamento.

Compatibilidade

Com exceção de fluídos de freio DOT 5 à base de silicone, os demais fluídos podem ser misturados entre si sem que haja uma perda drástica de suas características. O teste de compatibilidade é realizado misturando o fluído de freio a ser qualificado com um fluído SAE de compatibilidade. Então a mistura é colocada para teste de tolerância à água e avaliada quanto a sedimentação, cristalização e estratificação. Nenhum desses fenômenos poderá ocorrer. A porcentagem de sedimentos é calculada após a centrifugação, e não pode ultrapassar 0,05% em volume.

Resistência a oxidação

Trata-se da capacidade do fluído resistir a oxidação devido as condições do meio em que se encontram. O teste é realizado com duas fitas de teste, uma de ferro fundido e outra de alumínio. As duas fitas estão separadas por uma folha delgada de estanho, são fixadas nesta com metade da fita para fora, de forma que essa parte esteja em contato com o fluído de freio em teste armazenado em copos de borracha. O fluído encontra-se a 70° C, e as fitas permanecem em contato com este durante 168 h. Após esse período, estas são inspecionadas a olho nu quanto a presença de furos ou rugosidades. As fitas também são pesadas e não devem apresentar um redução de peso de 0,05 mg/cm² (alumínio) e 0,3 mg/cm² (ferro fundido).

Efeitos no polímero

Este teste avalia a resistência dos polímeros e elastômeros utilizados em sistemas de freio automotivos. Para isso, placas de borracha e contra-pós são colocados em total contato com o fluído de freio, posteriormente são avaliados quanto a sua rigidez e medidas. O teste é realizado colocando duas unidades de contra-pós ou placas de borracha em jarras com 250 ml de fluído de freio. A jarra é aquecida de forma a manter o fluído a 70° C durante 70 h, depois a temperatura é elevada e mantida em 120° C por mais 70 h. Finalmente, as peças de borracha são retiradas do contato com fluído, lavadas e analisadas com relação a formação de rachaduras, rigidez e variação nas suas medidas.

A dilatação das peças é normal, mas não pode exceder 10% de suas medidas originais, ou causaria problemas de vedação e da própria resistência dos componentes. As peças de borracha que compõe o sistema de freio são resistentes aos fluídos de freio para o qual são projetados, a utilização de fluídos de freios de óleo mineral é vetada a sistemas de freios projetados para trabalhar com éter glicol. O menor contato da borracha com derivados do petróleo acarreta a sua rápida degradação, o que no sistema de freio levaria a uma falha repentina.

Teste de ciclo

Um pequeno sistema de freio automotivo de bancada é montado, composto por três cilindros de roda e um cilindro mestre. O objetivo neste teste é avaliar a qualidade do fluído de freio quanto a lubrificação, compatibilidade, resistência a vazamentos e outros atributos relacionados. Cada componente do sistema é avaliado e medido antes do teste a fim de comparar com o estado final após o teste. Ao final do teste, os componentes são avaliados, cilindros de roda e cilindro mestre não podem apresentar resíduos abrasivos, as peças de borracha não podem estar quebradiças ou com a rigidez abaixo do especificado (15 IRHD), o volume de fluído de freio vazado não pode exceder 36 ml após 24.000 ciclos, os sedimentos liberados pelo fluído não devem exceder 1,5% em volume.

Ph

Um fluído de freio não pode ser muito ácido ou muito alcalino, ou do contrário atacaria toda a estrutura do sistema de freios. O ph de um fluído de freio é avaliado misturando este com uma solução de água e etanol, ambos em mesmo volume (50 ml, cada). Após a mistura, o valor do Ph é medido, deve estar 7 e 11,5.

Composição Química

Em um âmbito geral, os fluídos de freios são feitos de Éter Glicol, Silicone ou Óleo Mineral, cada tipo de fluído possuí características distintas, portanto os detalharemos em separado.

Éter glicol

Fluídos de freio a base de éter glicol possuem coloração que varia de incolor a âmbar. Crédito foto: http://liquidintelligence.com.au/

Fluídos de freio a base de éter glicol possuem coloração que varia de incolor a âmbar.
Crédito foto: http://liquidintelligence.com.au/

O éter glicol é um composto químico de fórmula C4H10O3, líquido claro, translucido, inodoro e principalmente, higroscópico. Entretanto, o éter glicol é a base do fluído de freio automotivo, ou seja, está em maior quantidade na solução que é o fluído de freio. Trata-se de um diluente que tem a função de determinar o ponto de ebulição e a viscosidade do fluído. Para um automóvel, é interessante que esse ponto de ebulição seja o maior possível.

O fluído de freio irá operar dentro de um sistema, este com componentes com peças internas moveis. Portanto, o fluído de freio também possui a função de ser um redutor de atrito interno, por isso é adicionado polietileno ou polipropileno a fim de garantir o funcionamento de cilindros de roda e mestre com o mínimo de atrito.

Originalmente o éter glicol atacaria materiais dos componentes do sistema de freio, ao éter glicol são adicionados componentes inibidores a fim de reduzir ao máximo o ataque a borrachas e a oxidação dos metais utilizados.

A aditivação do fluído de freio resulta em fluídos com maior ponto de ebulição e menor viscosidade a frio, a quantidade de aditivos e a relação entre a base éter glicol com os grupos OH esterificados com ácido bórico é a principal diferença entre os fluídos de freios classificados como DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1. Quanto maior a aditivação e a relação, maior será o ponto de ebulição e a viscosidade a frio do fluído.

Por estar em maior quantidade no fluído de freio (50-80%), o éter glicol faz prevalecer sua principal característica, a higroscopia. Esta é a capacidade do fluído absorver a umidade do ambiente no qual se encontra. Embora o fluído esteja confinado no sistema de freio, a absorção do ar ocorre por difusão, um fenômeno de transporte de matéria no qual um soluto é transportado de um meio mais concentrado para um menos concentrado devido ao fluxo das moléculas de um fluído. O fluído de freio é o meio menos concentrado, que absorve a umidade através de poros nas mangueiras, juntas e retentores.

Geralmente, o fluído de freio é capaz de absorver de 2 a 3% de água por ano, dependendo das condições climáticas. A concentração de água acarreta na redução do ponto de ebulição(a seco e úmido), quanto maior o teor de umidade do fluído de freio, menor será sua temperatura de ebulição.

Perceba, que entre 1-2 anos (years) a temperatura de ebulição do fluído no gráfico caiu para um nível crítico, abaixo de 160 graus celsius. Nesse momento, o fluído de freio deve ser substituído. Crédito foto: http://www.timskelton.com/

Perceba, que entre 1-2 anos (years) a temperatura de ebulição do fluído no gráfico caiu para um nível crítico, abaixo de 160 graus celsius. Nesse momento, o fluído de freio deve ser substituído.
Crédito foto: http://www.timskelton.com/

O nível crítico dessa temperatura, é atingido quando o teor de umidade no fluído alcança os 3,5-3,7%, o que representa uma queda por volta de 30% no ponto de ebulição. Este nível de umidade é, geralmente, atingido com cerca de 1-2 anos de uso do fluído de freio, motivo pelo qual as fábricas de automóveis recomendam a substituição do fluído dentro desse período.

De certa forma, ser higroscópico também confere ao fluído de freio uma certa vantagem, pois ao ser absorvido pelo fluído, a água contida no ambiente é dissolvida por todo o fluído. Isso evita a formação de pontos concentrados de água em determinados componentes do sistema de freio, o que levaria a uma corrosão pontual e acelerada desses componentes, além de evitar que a temperatura de ebulição do fluído caia subitamente, pois os pontos concentrados de água rapidamente iriam vaporizar.

Silicone

Fluído de freio a base de silicone possui coloração roxa. Crédito foto: http://www.liquidintelligence.com.au/

Fluído de freio a base de silicone possui coloração roxa.
Crédito foto: http://www.liquidintelligence.com.au/

O silicone passou a ser utilizado como uma alternativa ao éter glicol, pois sua principal vantagem é ser hidrofóbico, ou seja, não absorve a umidade e não é miscível com água. A princípio, fluídos de freio a base de silicone são mais duráveis, requerem menos manutenção e são bem menos agressivos em relação aos fluídos de éter glicol. Este é o principal motivo pelo qual fluídos a base de silicone são adotados para equipar veículos antigos, militares ou aplicações onde há bastante contato com a água.

Por não ser miscível, isto também confere a esse tipo de fluído de freio, por outro lado, uma desvantagem, pois uma vez que o sistema entra contato com a água, esta não irá se dissolver no fluído, irá se acumular em algum ponto do sistema (geralmente, nas pinças de freio). Assim, a corrosão dos componentes é maior em relação a um sistema que utiliza éter glicol, bem como o funcionamento do sistema com fluído de silicone é prejudicado, pois a água evapora a 100° C e congela a 0° C. Uma vez atingida estas temperaturas, a água irá mudar de estado prejudicando o funcionamento do sistema.

Por possuir compostos diferentes em relação aos fluídos de éter glicol, fluídos de silicone não podem ser misturados com aqueles ou aplicados em sistemas a base éter glicol, pois possuem poder lubrificante inferior e atacariam os materiais elásticos do sistema. Sabendo que um fluído de freio deve ser o mais incompressível possível, fluídos de silicone possuem certo nível de compressibilidade, o que significa um poder de reação mais lento e a sensação de pedal esponjoso. Um sistema de freio com fluído de silicone deve ser projetado com preocupação nas considerações acima para funcionar adequadamente.

Óleo Mineral

Fluídos de freios do tipo óleo mineral são mais utilizados em motocicletas e bicicletas. Sua coloração é verde. Crédito foto: www.aussiestreetbikes.com

Fluídos de freios do tipo óleo mineral são mais utilizados em motocicletas e bicicletas. Sua coloração é verde.
Crédito foto: www.aussiestreetbikes.com

Assim como os fluídos de freios a base de silicone, a utilização de óleo mineral também se utiliza das mesmas vantagens daquele, hidrofóbico, alto ponto de ebulição, longa vida útil e poucas necessidade de troca. Além disso, tanto o óleo mineral e o fluído de freio de silicone, uma vez abertas suas embalagens, podem ser guardados novamente sem perder suas características.

Da mesma forma que em fluídos de silicone, o óleo mineral não pode ter contato algum com a água, pois acarretaria na formação de pontos de concentração de água, por consequência geraria a corrosão acentuada nesses pontos, bem como prejudicaria o funcionamento do sistema, visto que a água evapora 100° C.

Sistemas de freio projetados para fluídos a base éter glicol não podem, em hipótese alguma, serem abastecidos com óleo mineral, pois acarretaria na rápida destruição dos componentes elásticos.

Tipos

As exigências impostas aos fluídos de freio visam garantir o mínimo de segurança para o condutor do veículo. Entretanto, sabendo que a potência de frenagem de um veículo, deve ser pelo menos quatro vezes a potência (motor) do mesmo, é de se esperar que cada veículo exija do sistema de freios esforços distintos. Soma-se a isso o fato de que os veículos trafegam por diversas estradas, onde as condições climáticas são as mais variadas, o fluído de freio deve suportar também as variações de temperatura e umidade do clima onde veículo se encontra e por questões evolutivas, os veículos estão ficando cada vez mais potentes e econômicos. Portanto, o fluído de freio deve acompanhar essa evolução.

O fluído de freio é classificado pelo Departamento de Transito dos EUA, de onde vem a sigla DOT. Atualmente os fluídos de freio automotivos possuem quatro classificações mais utilizadas:

  1. DOT 3;
  2. DOT 4;
  3. DOT 5;
  4. DOT 5.1.
Dry boiling point - Ponto de ebulição a seco; Wet boiling point - Ponto de ebulição umido; Kinematic viscosity - Viscosidade cinemática; Chemical composition - Composição química. Crédito foto: http://www.zx14ninjaforum.com/

Dry boiling point – Ponto de ebulição a seco;
Wet boiling point – Ponto de ebulição umido;
Kinematic viscosity – Viscosidade cinemática;
Chemical composition – Composição química.
Crédito foto: http://www.zx14ninjaforum.com/

DOT 3

Trata-se da primeira especificação de fluídos de freio a base de éter glicol, possui pouca aditivação, motivo pelo qual sua propriedade higroscópica torna-se tão prejudicial. Os fluídos DOT 3 absorvem a umidade a taxas elevadas, o que reduz sua temperatura de ebulição rapidamente, consequentemente, sua vida útil também.
Para fluídos DOT 3, o ponto de ebulição a seco e úmido(3,5-3,7% de teor de umidade) é 205° e 140° C. A viscosidade a frio máxima é 1.500 mm²/s.
Os fluídos de freio DOT 3 apresentam-se em coloração transparente ou âmbar.

DOT 4

Também são feitos a base de éter glicol, porém com maior aditivação a fim de melhorar suas características, em especial a viscosidade e o ponto de ebulição. Fluídos de freios DOT 4 possuem o ponto de ebulição mais estável em relação aos fluídos DOT 3, graças a aditivação, que consegue reagir com a umidade e reduzir seus efeitos sobre o fluído.
O ponto de ebulição a seco e úmido mínimos para freios DOT 4 é 230° e 155° C respectivamente, a viscosidade a frio máxima é 1.800 mm²/s.
Os fluídos de freio DOT 4 apresentam-se em coloração transparente ou âmbar.

DOT 5

De coloração roxa, a classe de fluídos de freios DOT 5 tem como característica sua composição química a base de silicone. Portanto seu principal atributo é a longa vida útil e a não absorção da umidade do ambiente, o que impede que o fluído perca suas propriedades precocemente devido a presença de água.
O ponto de ebulição a seco e úmido mínimos para fluídos DOT 5 são 260° e 180° C, a viscosidade a frio máxima é 900 mm²/s.

DOT 5.1

A especificação DOT 5.1 é a última especificação para fluídos de freio a base de éter glicol, nesta o éter glicol é combinado com éster borato e aditivos para elevar ainda mais o ponto de ebulição. Entretanto, os fluídos da categoria DOT 5 (DOT 5 e DOT 5.1) apresentam viscosidade consideravelmente inferior aos DOT 3 e DOT 4. Motivo pelo qual deve-se evitar a mistura destes dois com a especificação DOT 5.1. Geralmente, os fluídos de freio DOT 5.1 apresentam-se em coloração transparente ou âmbar.
O ponto de ebulição a seco e úmido mínimos para fluídos DOT 5.1 são 260° e 180° C, a viscosidade a frio máxima é 900 mm²/s.

Funcionamento

Quando pressionamos o pedal do freio, estamos aplicando uma força sobre o pistão do cilindro mestre, este empurra um fluído incompressível que inunda todos canais e componentes do sistema de freio. O fluído de freio é o meio transmissor da força que o pistão do cilindro mestre está aplicando, dessa forma a força é igualmente transmitida para as rodas.

O fluído número 1 está com 1-2 anos de uso. Neste, percebe-se que houve estratificação dos componentes químicos, basta olhar e reparar nas duas camadas de cores diferentes. Na região mais escura está concentrado resíduos do próprio fluído. Os resíduos geram desgastes dentro dos cilindros de freio. Enquanto que o fluído número 2, novo, está totalmente uniforme. Crédito foto: http://www.aclassinfo.co.uk/

O fluído número 1 está com 1-2 anos de uso. Neste, percebe-se que houve estratificação dos componentes químicos, basta olhar e reparar nas duas camadas de cores diferentes. Na região mais escura está concentrado resíduos do próprio fluído. Os resíduos geram desgastes dentro dos cilindros de freio. Enquanto que o fluído número 2, novo, está totalmente uniforme.
Crédito foto: http://www.aclassinfo.co.uk/

O fluído de freio, perde suas propriedades com o tempo, pois espontaneamente absorve a umidade do ar através dos poros das mangueiras, juntas, retentores e pela tampa do reservatório de fluído de freio. A medida que o tempo passa, o fluído aumenta seu teor de umidade, a taxa de absorção deste varia de acordo com a umidade relativa do ar. Quando o fluído está entre 1 e 2 anos de uso, é comum que esse teor de umidade por volume de fluído alcance 3,5-3,7%. Nessa porcentagem, o fluído sofre um redução considerável de sua temperatura de ebulição, que fica próxima da temperatura de trabalho (100° C). Dessa forma, o sistema de freio torna-se mais exposto a perda de rendimento devido à temperatura. Por essa razão recomenda-se a troca do fluído no período entre 1 e 2 anos.

Vida útil

O fabricante do veículo determina qual a especificação de fluído de freio a ser utilizado em seus veículos, essa determinação leva em conta diversos fatores e muitas vezes, a alteração de um tipo de fluído para outro não é bem aceita pelo sistema de freios do veículo.

Basicamente, fluídos de freios de componentes químicos diferentes não devem ser misturados, mas fluídos de freio a base de éter glicol, ou seja, de classificação DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1 permitem sua mistura. Contudo, uma preocupação deve ser levantada para dois fatores. O primeiro, é o ponto de ebulição e a viscosidade, pois para um sistema abastecido com fluído DOT 4, a mistura deste com o DOT 3 irá resultar em um fluído com menor ponto de ebulição e menor viscosidade. O segundo ponto, é se a mistura será prejudicial ao sistema. Tendo em mente que os veículos atuais operam com modernos sistemas de freios ABS, dependendo da mistura, esta pode ser prejudicial ao sistema. Pois o módulo de controle eletrônico do ABS necessita que o fluído esteja sempre com o nível de viscosidade adequado, a frio, esta deve ser a mais baixa possível.

Fluídos de freio a base de éter glicol podem ser misturados entre si, porém a mistura de fluídos DOT 3, 4, ou 5.1 com fluídos DOT 5 não forma uma solução homogênea, os componentes não se misturam e permanecem estratificados dentro do sistema. O prejuízo pode ser danos aos componentes do sistema, além de mau funcionamento devido as diferentes características dos componentes. Crédito foto: http://www.v8register.net/

Fluídos de freio a base de éter glicol podem ser misturados entre si, porém a mistura de fluídos DOT 3, 4, ou 5.1 com fluídos DOT 5 não forma uma solução homogênea, os componentes não se misturam e permanecem estratificados dentro do sistema. O prejuízo pode ser danos aos componentes do sistema, além de mau funcionamento devido as diferentes características dos componentes.
Crédito foto: http://www.v8register.net/

A mistura constante e de forma negligente de fluídos de freios pode levar a sedimentação e cristalização, que é a formação resíduos de reações químicas devidos aos diferentes tipos de componentes químicos contidos nos fluídos de freios misturados. Esses resíduos se acumulam ao longo da tubulação de freio e, em casos extremos, podem obstruir totalmente a passagem de fluído. Outro modo de falha que também pode ser gerado por mistura de fluídos, é a degradação precoce dos componentes de borracha, juntas, o-rings, gaxetas e retentores que podem não resistir aos componentes contidos na mistura e apresentarem-se quebradiços, flácidos, contraídos ou rígidos.
Portanto, nem sempre um sistema originalmente abastecido com uma determinada especificação irá tolerar funcionar com um fluído de especificação inferior. Recomenda-se, sempre, utilizar somente a especificação recomendada pelo fabricante.

Durante o funcionamento do veículo, o sistema de freio trabalha em constante aquecimento e posterior arrefecimento. Bem como há momentos em que a geração de calor é súbita ou progressiva e prolongada. De qualquer forma, o fluído de freio não pode variar seu ponto de ebulição e viscosidade fundamentais, ou seja, ele deve ser termicamente estável.

A principal característica do fluído de freio, é também o que determina a vida útil do mesmo. Fluídos de freio a base de éter glicol são higroscópicos, espontaneamente absorvem a umidade do ar. A taxa dessa absorção se dá de forma que entre 1 e 2 anos, o fluído de freio adquire cerca 3,5-3,7 %

Na foto, temos três exemplos de fluído de freio, um DOT 4 novo e dois DOT 3 já deteriorados pela contaminação com a água. Independente do tipo de fluído, sendo ele a base de éter glicol, quanto maior a contaminação, mais escura será a coloração deste. Entretanto, a diferença do fluído contido nas garrafas do meio e da direita está na localização destas. A o fluído do meio está mais escuro pois estava próxima as pinças de freio, região onde a temperatura é maior, portanto, certamente evaporou e gerou resíduos. Enquanto que o fluído contido na garrafa da direita foi colhido direto do cilindro mestre, longe da alta temperatura das pinças, mas mais exposto ao ar atmosférico. Crédito foto: http://oemys-performance.com/

Na foto, temos três exemplos de fluído de freio, um DOT 4 novo e dois DOT 3 já deteriorados pela contaminação com a água. Independente do tipo de fluído, sendo ele a base de éter glicol, quanto maior a contaminação, mais escura será a coloração deste. Entretanto, a diferença do fluído contido nas garrafas do meio e da direita está na localização destas. A o fluído do meio está mais escuro pois estava próxima as pinças de freio, região onde a temperatura é maior, portanto, certamente evaporou e gerou resíduos. Enquanto que o fluído contido na garrafa da direita foi colhido direto do cilindro mestre, longe da alta temperatura das pinças, mas mais exposto ao ar atmosférico.
Crédito foto: http://oemys-performance.com/

Mas uma vez que o fluído de freio, por alguma razão, passa a trabalhar fora de suas condições ótimas, o condutor experimenta algumas sensações ao acionar o freio.
A situação crítica para um fluído de freio ocorre quando este reduz seu ponto de ebulição, dessa forma o fluído está exposto a própria evaporação na região do pistão das pinças de freio e cilindros de roda. Quando o fluído começa a evaporar, este se torna um gás e solta alguns resíduos. Como o gás é um fluído compressível, a medida que o fluído de freio deixa o estado líquido para se tornar gás, ele vai sendo comprimido contra o pistão e transmitindo parcialmente a força aplicada no pedal de freio. Por esse motivo, ocorre a sensação do pedal de freio esponjoso e a conseguinte redução da potência de frenagem.

Em casos extremos relacionado a redução do ponto de ebulição, a evaporação dos gases pode levar a falta de fluído, momento no qual o motorista tem a necessidade de pressionar mais de uma vez o pedal de freio (bombear) a fim de empurrar mais fluído para os cilindros de roda e pinças. Além disso, os gases de evaporação são inflamáveis, em grande quantidade de evaporação e contato com a alta temperatura atingida nas regiões próximas aos disco de freio, podem inflamar-se.

Em um sistema com fluído de freio operando fora de suas características ótimas, a viscosidade também estará comprometida. Normalmente o fluído de freio deve manter um nível constante de viscosidade, mas quando o sistema aumenta sua temperatura, o fluído deve ser menos viscoso, quando o sistema perde calor, arrefece, o fluído de freio deve ser mais denso. De acordo com as normas, um fluído de freio deve resistir a até -40° C sem congelar. Uma vez que um fluído estiver com excesso de teor de água (3,5%), a viscosidade deste também é comprometida. Isto, compromete a lubrificação do sistema, consequentemente reduz o tempo de resposta dos freios, pois os componentes internos estarão funcionando sob atrito, logo a uma temperatura mais alta. Em uma temperatura próxima a de ebulição, a viscosidade cai em excesso permitindo que vazamento de fluído de freio por gaxetas e outras vedações. Quando submetido a um temperatura muito baixa, o fluído aumenta sua viscosidade em excesso, tendendo a congelar deixando o sistema de freios inoperante.

Manutenção

Basicamente, a manutenção no sistema de freios referente ao fluído de freio, é a substituição deste. Como já abordado nos parágrafos anteriores, o fluído de freio deve ser substituído no prazo indicado pelo manual do veículo que, geralmente, indica um período entre 1-2 anos de uso. O processo de substituição do fluído de freio é chamado de sangria.

A sangria de freio é um procedimento no qual ocorre o escorrimento do fluído antigo, o abastecimento com o fluído novo e a retirada das bolhas de ar do sistema. O procedimento pode ser realizados de duas formas diferentes.

Sangria por gravidade. É importante que no recipiente utilizado, tenha uma pequena quantidade de fluído de freio, o suficiente para cobrir toda a ponta da mangueira e evitar a entrada de ar. Crédito foto: http://carsintrend.com

Sangria por gravidade. É importante que no recipiente utilizado, tenha uma pequena quantidade de fluído de freio, o suficiente para cobrir toda a ponta da mangueira e evitar a entrada de ar.
Crédito foto: http://carsintrend.com

O método mais simples de efetuar a sangria é por gravidade. Cada roda do veículo possui parafusos sangradores, que quando abertos, liberam a passagem de fluído para fora do sistema. O procedimento consiste em abrir o parafuso sangrador mais distante do cilindro mestre, deixar que por este escorra o fluído de freio ao mesmo tempo que se completa o nível no reservatório do cilindro mestre. No sangrador é conectado um mangueira que conduz o fluído para um recipiente apropriado. Este método não é o mais adequado, pois o tempo para que todo o fluído escorra é longo e não condiz com o dia-a-dia cada vez mais corrido das oficinas. Além de não se ter garantias de que o fluído de freio de todo o sistema foi substituído.

Esquema de sangria no cilindro mestre. Crédito foto: agcoauto.com

Esquema de sangria no cilindro mestre.
Crédito foto: agcoauto.com

Para efetuar a sangria de forma correta e eficiente, inicia-se o processo pelo cilindro mestre. As tubulações dos freios das rodas são desconectadas do cilindro mestre, e no lugar destes são colocados parafusos sangradores. O objetivo é injetar o fluído de freio novo nas duas câmaras do cilindro mestre (cilindro mestre duplo, leia mais). Portanto, abastece-se o recipiente do cilindro mestre. Em um dos sangradores é ligada uma mangueira que conduz o fluído de volta ao reservatório. Abre-se o sangrador conectado à mangueira, e aciona-se o pistão cilindro mestre. O fluído irá retornar para o reservatório, porém, com bolhas de ar. Quando o fluído retornar ao reservatório sem bolhas de ar, significa que na câmara respectiva ao sangrador, não há mais bolhas de ar. Portanto, o sangrador é fechado e o processo repetido no sangrador referente a câmara secundária. Este processo de sangria no cilindro mestre pode ser realizado com mesmo em bancada.

Finalizado o processo acima, o próximo passo é sangrar as tubulações de freio. Com o cilindro mestre totalmente abastecido com fluído de freio novo e sem bolhas de ar, cada sangrador deve ser retirado e seguidamente, conectada as respectivas tubulações de freio. O início da sangria é realizado pela roda mais distante do cilindro mestre, a traseiro direita. Com a ajuda de outro técnico, um se encarrega de efetuar o acionamento do pedal de freio, para bombear o fluído para as tubulações, o outro é responsável por abrir e fechar o parafuso sangrador das rodas e sinalizar o momento certo para bombear o fluído e acionar o pedal de freio a fundo.

O primeiro passo é o bombeamento do pedal de freio, neste passo o pedal é acionado diversas vezes. Assim o cilindro mestre está empurrando fluído para todas as rodas, mas o fluído segue com bolhas de ar contidas nas tubulações, estas bolhas devem ser retiradas, ou o pedal de freio ficará com sensação esponjosa e não aplicará a pressão adequada nas pastilhas sobre o disco. Após isso, o parafuso sangrador é aberto, nesse momento o pedal de freio irá se deslocar até o assoalho caracterizando que o sistema perdeu pressão. Portanto, o fluído de freio será expulso da tubulação e passará através de uma mangueira transparente conectada ao parafuso sangrador, na qual se verifica a presença de bolhas no fluído. Enquanto tiver bolhas saindo do parafuso sangrador, este será fechado e o pedal de freio bombeado novamente. O processo deste parágrafo deverá ser repetido até o momento em que apenas fluído de freio sair do parafuso. Assim, deve ser fechado o parafuso sangrador da roda e repetido o processo nas rodas seguintes.

No procedimento acima, deve se atentar sempre para o nível de fluído de freio contido no cilindro mestre, em hipótese nenhuma o reservatório de fluído de freio deve ficar vazio, ou caso contrário o ar entrará novamente no sistema causando um retrabalho demorado.


Auto entusiasta, piloto virtual, técnico em Manutenção e Mecânica Automotiva, estudante de Engenharia Mecânica. Automobilista nato!

  • Boa tarde. Bom dia Tenho um Golg Tsi 1.4 Ano 2014/Mod 2015, portanto está na garantia ainda 3 anos). Posso trocar o fluido de freio fora da concessionária sem perder a garantia? Qual a especificação DOT? Obrigado

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