Sistema de Frenos Antibloqueo (ABS)

Funcionamiento del Sistema ABS

El sistema ABS está en constante vigilancia sobre los sensores de velocidad de las ruedas, que miden las revoluciones a las que gira cada una y calculan la velocidad de referencia mostrada en el cuadro de instrumentos. Al pisar el pedal de freno, el ABS entra en alerta y compara las velocidades de las ruedas. Si una rueda comienza a bloquearse, girando a menos velocidad que las demás y saliéndose de la velocidad de referencia, el sistema interrumpe el paso del líquido de frenos por la tubería hidráulica, impidiendo que la pinza aumente la presión y evitando el derrape. Si la rueda sigue bloqueándose, el ABS activa la bomba de vaciado del hidrogrupo para extraer el líquido de frenos, liberando completamente la presión sobre el disco y permitiendo que la rueda siga girando normalmente. Una vez que la rueda recupera su velocidad normal, el sistema se desconecta y vuelve al estado de vigilancia. Si el bloqueo se repite, el proceso vuelve a activarse.

Tipos de Regulación ABS

Existen diferentes sistemas ABS según el número de canales y sensores, clasificándose en tres tipos básicos:

• Regulación individual: Cada rueda se controla de forma independiente con electroválvulas.
• Regulación «Select-low»: Las ruedas de un mismo eje se controlan según la rueda que se bloquea primero, aplicando la misma presión hidráulica a ambas.
• Regulación «Select-high»: Las ruedas se controlan con los valores de la que tenga mayor adherencia.

La rapidez de actuación de las electroválvulas es clave para la efectividad del ABS, pudiendo llegar a realizar hasta 16 pulsaciones por segundo.

Fases de Funcionamiento del ABS

El sistema ABS opera en distintas fases para garantizar la seguridad en la frenada:

• Fase de Vigilancia: Tras conectar el contacto y realizar las comprobaciones iniciales, el sistema espera a que el vehículo alcance una velocidad mínima (aproximadamente 4-6 km/h) para activarse. A partir de este momento, los sensores de velocidad informan continuamente a la unidad de control, que calcula la velocidad de referencia. Mientras el conductor no accione el freno, el ABS no interviene. Si un sensor detecta una anomalía, el sistema enciende el testigo de fallo en el cuadro y se desactiva.
• Fase de Bloqueo: Cuando el conductor frena, el sistema compara las velocidades de las ruedas. Si detecta que una rueda ha decelerado lo suficiente como para patinar, el ABS bloquea la válvula de la tubería de alimentación de ese freno, impidiendo que la presión aumente incluso si el conductor sigue presionando el pedal. Si la rueda vuelve a girar normalmente, el sistema regresa a la fase de vigilancia.
• Fase de Evacuación: Si la rueda sigue bloqueándose, el ABS abre la válvula de descarga, permitiendo que la bomba de extracción vacíe parte del líquido de frenos, reduciendo así la presión sobre la pinza. Esto evita el derrape y permite que la rueda recupere su velocidad normal. Durante este proceso, el conductor percibe pulsaciones en el pedal de freno, provocadas por la rápida activación de la bomba. Una vez restablecida la adherencia, el sistema vuelve al estado de vigilancia.

Componentes del Sistema ABS

El sistema ABS está compuesto por varios componentes esenciales que trabajan en conjunto para evitar el bloqueo de las ruedas durante la frenada. Los principales elementos son:

• Unidad Hidráulica
• Conjunto Motor-Bomba
• Unidad Electrónica
• Interruptor de Freno
• Sensores de Velocidad

Unidad Hidráulica

La unidad hidráulica se encarga de regular la presión aplicada a cada rueda, funcionando bajo el control de la unidad electrónica. Está formada por un conjunto motor-bomba, varias electroválvulas (tantas como canales tenga el sistema) y un acumulador de baja presión. Las electroválvulas están formadas por un solenoide y un inducido móvil, permitiendo la apertura y cierre del paso del líquido de frenos. La válvula de admisión se abre cuando la presión de la bomba de frenos es inferior a la del estribo, evitando así un frenado excesivo.

Conjunto Motor-Bomba

El conjunto motor-bomba está constituido por un motor eléctrico y una bomba hidráulica de doble circuito, controlados por la unidad de control. Su función es extraer el líquido de frenos de los bombines y devolverlo a la bomba de frenos durante la fase de regulación. El conductor puede notar este proceso a través de pulsaciones en el pedal de freno. La bomba transforma el giro del motor eléctrico en un movimiento alternativo de dos pistones mediante una pieza excéntrica.

Acumulador de Baja Presión

El acumulador de baja presión tiene la función de compensar las variaciones de presión internas, evitando daños en los componentes hidráulicos causados por los golpes de ariete cuando las válvulas abren y cierran rápidamente. Está compuesto por un pistón y un muelle, que amortiguan los cambios bruscos de presión.

Unidad Electrónica

La unidad electrónica procesa la información de los sensores de velocidad, activando las electroválvulas y el motor-bomba. Funciona con dos microprocesadores, permitiendo detectar fallos y activar el modo de seguridad si es necesario. También tiene autodiagnóstico, encendiendo el testigo ABS en caso de anomalía.

Interruptor de Freno

El interruptor de freno es clave para que el sistema funcione, ya que sin su señal el ABS no actúa.

Sensores de Velocidad

Los sensores de velocidad pueden ser inductivos, Hall o magneto-resistivos, midiendo el giro de las ruedas y enviando los datos a la unidad electrónica. Los inductivos generan una corriente alterna y tienen dos cables; los Hall producen una señal cuadrada y tienen tres cables; mientras que los magneto-resistivos ajustan su resistencia eléctrica según el campo magnético, ofreciendo una medición más precisa.

Todos estos componentes trabajan juntos para mejorar la seguridad, estabilidad y control en la frenada.

Verificación del Sistema ABS

Para verificar el correcto funcionamiento del sistema ABS, se deben realizar las siguientes comprobaciones:

• Sensores de Velocidad: Medir su resistencia interna y verificar la señal con un osciloscopio. En sensores inductivos, la señal debe ser senoidal; en Hall y magneto-resistivos, debe ser cuadrada.
• Interruptor de Freno: Usar un polímetro para comprobar que abre y cierra el circuito correctamente.
• Electroválvulas: Activarlas con un ordenador de diagnóstico mientras se aplica presión en el sistema y comprobar que la rueda no gire.
• Motor de la Bomba: Activarlo con el diagnóstico y verificar que funciona.
• Rueda Fónica: Inspección visual para detectar golpes o dientes rotos; si está dañada, la señal del sensor será errática.

Sistema ABS Teves

El sistema ABS Teves es una alternativa a Bosch, con versiones como MK II, IV, 20, 60, 70, 100. Funciona con un grupo hidráulico, unidad electrónica y sensores de velocidad que regulan la presión de frenado para evitar el bloqueo de las ruedas.

En el MK II, no se usa servofreno, sino una bomba hidráulica que genera presión, controlada por electroválvulas. Al pisar el freno, el sistema ajusta la presión según los sensores de velocidad. El presostato mide la presión y activa la bomba cuando es necesario, mientras que el acumulador hidráulico mantiene reserva de líquido a presión. El amplificador hidráulico y el cilindro maestro gestionan el flujo del líquido de frenos, y las electroválvulas ajustan la presión en cada pinza para evitar bloqueos. En versiones más avanzadas, el sistema es más compacto y eficiente, integrando sensores de presión y eliminando el sensor de pedal. El MKC1 combina servofreno y bomba hidráulica (eléctrica e híbrida).

Sistema de Control de Estabilidad Electrónico (ESP)

Componentes del Sistema ESP

El sistema ESP (Control de Estabilidad Electrónico) incluye varios componentes clave que trabajan en conjunto para mantener la estabilidad del vehículo:

• Unidad Hidráulica ESP: Regula la presión de los frenos en caso de bloqueo de ruedas y puede generar presión adicional para mantener la trayectoria del vehículo y facilitar giros.
• Unidad Electrónica ESP: Lee los datos de los sensores (como los de velocidad) y comunica la información a través del bus de datos (CAN) para controlar la unidad hidráulica.
• Sensores:
  • Sensor de Velocidad: Mide la velocidad de las ruedas (similares a los del ABS).
  • Sensor de Ángulo de Giro: Mide la posición del volante para determinar si el vehículo está girando correctamente (si falla, el sistema ESP se desactiva).
  • Sensor de Aceleración Transversal: Detecta la aceleración lateral del vehículo para calcular derrapes o pérdidas de tracción.
  • Sensor de Magnitud de Viraje: Mide el ángulo de pivote de la carrocería para mejorar la estabilidad.
  • Sensor Combinado ESP: Integra las funciones de los sensores anteriores.
  • Sensor de Presión de Frenado: Mide la presión del líquido de frenos para calcular las fuerzas de frenado y ayudar al ESP en su intervención.
• Interruptor ESP: Permite desconectar temporalmente algunas funciones del sistema para mayor maniobrabilidad.

En resumen, el ESP usa sensores y la unidad hidráulica para mantener la estabilidad del vehículo y evitar derrapes o pérdidas de control.

Funcionamiento Detallado de Sensores y Componentes ESP

Sensor Combinado ESP

El Sensor Combinado ESP mide tanto el ángulo de giro como la aceleración transversal, reemplazando ambos sensores si está instalado.

Sensor de Presión de Frenado

El Sensor de Presión de Frenado mide la presión del líquido de frenos para calcular la fuerza aplicada por el conductor y las fuerzas de guiado lateral. Si la señal del sensor falta, el ESP no puede calcular correctamente estas fuerzas y se desactiva. El sensor funciona mediante un elemento piezoeléctrico que genera una señal proporcional a la presión del líquido de frenos.

Interruptor ESP

El Interruptor ESP permite desconectar temporalmente el sistema para situaciones como salir de áreas con barro o nieve; el sistema se vuelve a activar automáticamente a cierta velocidad, pero la función ABS y el control de estabilidad siguen funcionando parcialmente. Si el pulsador está averiado, el testigo de ASR/ESP se enciende.

Funcionamiento Hidráulico del ESP

En cuanto al Funcionamiento Hidráulico del ESP, el sistema tiene válvulas y bombas que generan, mantienen y degradan la presión de los frenos. Cuando el ESP interviene, la bomba genera presión para frenar una rueda, y con las válvulas de admisión y escape, controla la presión en el sistema para evitar bloqueos y corregir el derrape o giro brusco.

Verificación del Sistema ESP

La Verificación del Sistema ESP incluye pruebas de los siguientes sensores:

• Captadores de Velocidad: Funcionan como en el ABS, midiendo la velocidad de las ruedas.
• Sensor de Ángulo de Viraje: Transmite información a través del bus CAN, verificándose mediante un ordenador de diagnóstico.
• Sensor de Aceleración Transversal: Tiene tres pines, y su señal varía con el movimiento lateral, pudiendo probarse moviendo la carrocería.
• Sensor de Magnitud de Viraje: Similar a un sensor Hall, cuya señal de voltaje varía entre 0 y 5V según la posición.
• Sensor de Presión de Frenos: Puede ser piezoeléctrico o extensiómetro, verificándose su señal de voltaje entre 0 y 5V mientras se pisa el pedal de freno.