O incrível sistema de freios da F1

O sistema de freios da F1 tem mesmo que ser incrível: um carro atual começa a corrida com cerca de 900kg e pode chegar em freadas a mais de 370km/h em uma pista veloz como Monza. Mesmo com o aumento do peso dos carros ao longo dos anos, muito em função da segurança, a evolução da aerodinâmica e dos motores é tanta que os carros foram ficando mais rápidos e os freios da F1 ainda assim têm uma eficiência sem paralelos no automobilismo.

Da mesma forma, ele é tão incrível que é considerado um vilão da Fórmula 1 moderna. Os freios são tão eficientes que a zona de frenagem fica encurtada. E isso diminui as chances de ultrapassagem. Em uma análise inicial, o incrível sistema de freios da F1 é um dos motivos pelos quais a categoria depende de sistemas de ajuda para ultrapassagem (de 2011 a 2025 com o DRS e, a partir de 2026, usando a energia elétrica da unidade de potência).

Além disso, a melhora da eficiência dos freios foi limitando um ponto em que os pilotos podiam fazer muita diferença no passado. É claro que um piloto pode frear mais dentro da curva do que outro, desenvolver melhores técnicas de frenagem com mudança de direção, por exemplo, mas a qualidade do equipamento acaba deixando homens e meninos mais próximos.

Porém, veremos que isso é só metade da história.

Mas o quão impressionante são os freios da F1?

Um carro de Fórmula 1 precisa de 120 a 130m para ir de 300km/h para perto de zero, em 2.5s. Ou seja, a potência em que a energia é dissipada pelos freios é mais que o dobro do que a própria potência de aceleração desses carros. Tanto que os pilotos costumam explicar que é como se todas as partes do seu corpo quisessem sair dele a cada freada forte. É geralmente o que mais impressiona os pilotos jovens.

Aqui, vale um parênteses. Pensa no tranco de uma freada muito forte em um supercarro esportivo, com pneus de competição. Essa força é a mesma à de um carro de Fórmula 1 só quando o piloto tira o pé do acelerador, sem tocar o freio. A aerodinâmica, sozinha, já é capaz de gerar essa desaceleração. O freio vai gerar uma desaceleração cerca de cinco vezes maior que isso, dependendo da velocidade e condições.

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Aliás, para conseguir dar essas freadas mais fortes, o piloto precisa imprimir uma força de 100kg no pedal. Não é a toa que parte do treinamento físico deles é de explosão.

Para conseguir parar o carro em um espaço tão curto, é preciso usar um material que consiga dissipar energia e transformá-la em calor da maneira mais eficiente possível. E também é necessário, como em tudo na F1, que esse material seja eficiente e muito leve ao mesmo tempo. Então essa é a grande diferença do freio do carro de rua para o freio da Fórmula 1: ao invés de ferro fundido, usa-se carbon-carbon, que é cinco vezes mais forte do que aço, mesmo sendo mais leve.

Outro ponto importante é que o material tem que aguentar muito calor, dentro desse processo de dissipação de energia. A temperatura chega fácil nos 1000ºC, o que é sustentável para a fibra de carbono, mas não por períodos muito longos. É por isso que a refrigeração dos freios é importante, e toma ares mais dramáticos em pistas como no Canadá e Baku (pelas freadas fortes e muros próximos). E também na Cidade do México, pela refrigeração ser menor por conta da altitude.

Por outro lado, as equipes não podem simplesmente abrir os dutos de freio sem restrições, pois isso interfere negativamente na aerodinâmica. Então você sempre tem que buscar um comprometimento.

Mas o calor dissipado também gera uma oportunidade: alimentar o sistema híbrido da unidade de potência. Isso é feito desde 2009 (com o KERS, que era opcional) e em todos os carros obrigatoriamente a partir de 2014, por meio do sistema MGU-K. E é aí que as coisas ficam mais complicadas…

O que acontece quando um piloto aciona o pedal de freio

Quando o piloto aciona o freio, ele comprime dois cilindros principais – um para as rodas dianteiras e outro para as traseiras – que geram pressão de fluido.

Na dianteira, essa pressão do fluido é fornecida diretamente às pinças do freio. Dentro de cada pinça, seis pistões prendem pastilhas contra o disco, e esse atrito desacelera o carro. Simples, não?

O freio traseiro é o usado para alimentar o MGU-K, então é tudo mais complexo. As rodas podem ser desaceleradas de três maneiras possíveis: por atrito dos freios, resistência do motor em rotação (ou freio motor) e a frenagem elétrica que resulta da coleta de energia pelo motor elétrico híbrido (o tal do MGU-K)

A interação entre essas maneiras é um dos ajustes que o piloto pode fazer no volante. Então, selecionada uma configuração, quando ele pressiona o pedal do freio, os três sistemas agem em conjunto por meio do sistema Brake By Wire (BBW).

A pressão do fluido gerada no circuito de frenagem traseiro é captada por um sensor eletrônico de pressão. O sinal deste sensor representa a demanda geral de frenagem traseira do motorista e é passado para a Unidade de Controle Eletrônico (ECU, padronizada entre as equipes), onde é transformado em uma série de comandos para frear a traseira do carro.

Quanto mais forte o piloto pressiona o freio, maior é esse sinal; quanto maior o sinal, mais agressivamente a ECU enviará demandas aos três sistemas traseiros (as pinças de freio, o freio motor e o MGU-K) para fornecer a desaceleração solicitada. Essa freada pode gerar mais atrito e dar menos energia para o motor elétrico, por exemplo. Isso é o que vai depender do que o piloto configurou no volante.

As regras dos freios da F1

Seu tamanho máximo – 32mm de grossura e 278mm de diâmetro – é determinado pelo regulamento, mas as equipes usam discos de tamanhos diferentes dependendo da pista, uma vez que cada grama a mais conta.

A Brembo é a favorita das equipes, mas isso não significa que todos têm o mesmo freio. Eles são fabricados de acordo com o formato que cada cliente pede, então esta é uma área que faz, por exemplo, pilotos terem dificuldade quando mudam de equipe, por exemplo.

Outra determinação é que os freios dianteiro e traseiro funcionem de maneira independente – e daí toda a controvérsia em cima do sistema FRIC (que assumiu várias outras identidades ao longo dos anos) inventado pela Mercedes e depois banido.

Outro buraco na regra que foi fechado é a possibilidade de ter mais de um pedal de freio. Isso mesmo. A McLaren tentou isso há mais de 20 anos e a FIA baniu a solução, que visava ter uma boa resposta do freio em diferentes curvas. Lembrando que a F1 só tem dois pedais. Não é preciso acionar a embreagem para trocar as marchas, o que é feito por meio de uma borboleta no volante.

Os freios e os pilotos

Os freios de fibra de carbono têm um ponto negativo – e cabe aos pilotos lidarem com isso: eles só são eficientes quando entram em sua janela de funcionamento em termos de temperatura, e por isso aquecer os freios e deixá-los a pelo menos 650ºC é parte tão importante especialmente em largadas e relargadas.

Outro trabalho do piloto é ajustar o equilíbrio de freio, algo em que Michael Schumacher se tornou mestre, muitas vezes fazendo esse ajuste antes de cada curva em voltas de classificação. Nas mãos do piloto, fica um equilíbrio que vai geralmente de 51% e 60%, e isso é usado tanto para equilibrar o carro, quanto para preservar os pneus traseiros.

Tem muita coisa no linguajar dos pilotos no rádio que é sobre freios. Quantas vezes não ouvimos Max Verstappen dizer que está sentindo falta do “bite”? Ele, como todos os demais, quer freios que tenham um bom “bite” (desaceleração inicial brusca quando pedal é pressionado), desaceleração forte sem qualquer “fade” (que geralmente significa que os freios estão muito quentes e perderam eficiência), e um bom “feel” (resposta previsível, ou seja, se ele pisar mais forte, o carro vai parar mais).

Mas Verstappen também é muito sensível a diferenças no comportamento entre os freios dianteiros e traseiros (que, pelo que vimos sobre seu funcionamento completamente diferente, são comuns). Quando há esse descompasso, o carro tende a sair de frente, a ficar, no linguajar dos pilotos “preguiçoso”. É por isso que as configurações de freio são tão importantes e saber usá-las com tudo o que muda ao longo de uma corrida no comportamento do carro é uma arma fundamental nos dias de hoje.

Por que os pilotos fritam os pneus?

Há pilotos que sofrem mais com fritadas de pneus do que outros, mas por que elas acontecem? As fritadas de pneus ocorrem quando muita força é aplicada aos freios, fazendo com que o disco pare ou gire mais lentamente que do carro. Então temos a sensação de que o pneu parou e o carro continuou, e vemos aquela fumaça branca saindo do pneu.

Mas o piloto não teria que saber a força que coloca no pedal de freio? Sim, mas a questão é que o nível de aderência vindo da pista e dos pneus vai mudando a cada volta, além do peso do carro durante as corridas, e isso complica o julgamento do piloto (e também é um dos motivos pelos quais eles são profissionais e a gente só assiste!). Um ponto interessante é que, quanto maior a velocidade de um F1, mais aderência ele produz, então é muito raro ver uma fritada em uma curva rápida.

Então, ao mesmo tempo em que o nível dos freios atuais de certa forma nivelam mais por baixo ao diminuírem o espaço físico na pista em que um piloto que consegue frear mais tarde e controlar o carro pode fazer a diferença, eles exigem qualidades diferentes daquelas que eram importantes antes da era híbrida da F1.