Frenos ABS, componentes y funcionamiento

El sistema de frenos con ABS (Antilock Brake System) es un dispositivo que se utiliza en la aeronáutica y que fue adoptado por el medio automotriz.  Es un sistema que evita el bloqueo de las ruedas en el momento de frenar, para tener la opción de dirigir las ruedas. En varios artículos hemos hablado de su funcionamiento y sus ventajas, ahora queremos mostrarles como logra hacer sus funciones y como está compuesto, sus principales partes.

Funcionamiento

El sistema ABS es un sistema electrónico que controla y comprueba la velocidad de giro de las ruedas durante el frenado. Opera de forma integrada al sistema convencional de frenos, ya sea neumático o hidráulico. A través de unos sensores ubicados en cada una de las ruedas controla la velocidad de giro de estas en función de la situación, para reducir el bloqueo de las ruedas durante una frenada.

En el momento que detecta un bloqueo  o amenaza de bloqueo en las ruedas, proporciona una reducción gradual de la rotación, adicionalmente, minimiza el deslizamiento para que la llanta no pierda la adherencia con el pavimento.

La unidad de control electrónico (ECU) recibe las señales que obtiene de los sensores de velocidad que están en las ruedas. La ECU calcula la velocidad de referencia entre las ruedas, de esta forma puede determinar si una rueda gira a revoluciones diferentes.

Si una de las ruedas intenta bloquearse, la ECU a través de los actuadores reduce la presión de frenado a esa rueda, hasta que esta logra alcanzar la velocidad de giro de las demás ruedas, una vez logra la velocidad, aumenta la presión de frenado para que continúe el proceso de detención. Esto se repite hasta  que el conductor deja de accionar el pedal del freno, o disminuye la presión de activación del sistema.

Componentes del sistema ABS

Sensores de rueda

El sistema ABS  incorpora unos sensores también llamados captadores de rueda, que miden la velocidad instantánea en cada una de las ruedas, envía la señal a la ECU. Es un conjunto conformado por un captador y un generador de impulsos o rueda fónica (dentada) que gira con la rueda y es la que transmite la señal. El sensor está ubicado en el buje de la rueda, posicionado frente a la rueda fónica o corona dentada, que gira junto con la rueda y forma parte del eje de transmisión.

La corona dentada tiene un entrehierro, que es el que emite la señal, el captador debe quedar posicionado frente a la corona.  Para obtener una señal correcta,  conviene mantener un entrehierro o separación entre el captador y la rueda fónica.

El sensor constantemente envía información de la velocidad de la rueda a la ECU mediante el correspondiente cableado que los une. El sensor se sujeta en su lugar contra la rueda dentada con un clip a presión. El tipo del eje determina la ubicación de montaje del sensor. Así, los sensores del eje de la dirección se instalan sobre el muñón de la propia dirección o sobre un soporte convenientemente atornillado, mientras que los sensores del eje propulsor, o eje trasero, están montados sobre un bloque fijado al alojamiento del eje.

El sensor o captador se rige por el principio de inducción. Está formado por imán permanente y una bobina conectada con la unidad hidráulica. El imán permanente crea un flujo magnético que se ve afectado por el paso de los dientes de la corona frente al imán, de manera que genera una tensión eléctrica en la bobina de tipo alternativa casi sinusoidal, cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de giro de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entrehierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

Unidad de control ECU

La ECU se encarga de recibir y procesar las señales enviadas por los sensores o captadores de cada rueda. Dicha información la envía a las válvulas de la unidad hidráulica. En caso de desigualdad de las informaciones recibidas entre los sensores, la ECU supone que hay peligro de bloqueo en alguna rueda e inicia el proceso de regulación de la frenada, es decir, activa el ABS.

La respuesta o salida de la ECU es amplificada para que sirvan para activar a las electroválvulas y la unidad hidráulica.

La ECU dispone de una memoria interna que permite memorizar fallos detectados que permitan una intervención posterior. Cualquier fallo detectado queda memorizado de manera permanente en la ECU, incluso si no hay tensión de alimentación.

Grupo Hidráulico

El Grupo hidráulico o unidad hidráulica es un conjunto formado por motor-bomba, ocho electroválvulas, cuatro de admisión y cuatro de escape, y un acumulador para el fluido hidráulico de baja presión.

 Electroválvulas

Están formadas por un solenoide y un inducido móvil que desarrolla las funciones de apertura y cierre. El retorno a la posición de reposo la genera un resorte incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas están protegidas por unos filtros.

Para la reducción de la presión de los frenos se incorpora una válvula anti retorno en la válvula de admisión.  La válvula se abre cuando se baja la presión de la bomba de frenos.

El circuito de frenado está provisto de dos electroválvulas de admisión abiertas en reposo y de dos electroválvulas de escape cerradas en reposo. Será la acción separada o simultánea de las electroválvulas la que permitirá modular la presión en los circuitos de frenado.

 Equipo motor-bomba

Está constituido por un motor eléctrico y una bomba hidráulica de doble circuito, controlado por la ECU. La función de este equipo es rechazar el líquido de freno durante la fase de regulación desde los bombines a la bomba de frenos. Cuando actúa el conjunto hidráulico el conductor lo nota dado que se produce un ligero movimiento del pedal de freno.

El esquema de funcionamiento de esta unidad hidráulica se basa en transformar el movimiento de giro del motor eléctrico en un movimiento alternativo de los dos pistones que conforman la bomba hidráulica, según el principio biela-manivela.

 Acumulador de baja presión

Durante la actuación del sistema de ABS recibe el líquido de freno que pasa por la electroválvula de escape. El nivel de presión necesario para el llenado del acumulador de baja presión debe ser lo suficientemente bajo para no interferir en la caída de presión necesaria en la fase de regulación, pero lo suficientemente alta como para vencer el tarado de la válvula de entrada de la bomba.

El caudal medio evacuado por la bomba debe ser inferior al volumen máximo suministrado en situación de baja presión.

Señal del interruptor de luces de freno

Tiene como misión permitir abandonar el modo ABS lo más rápido posible. De esta forma si el ABS está funcionando y el conductor suelta el pedal con el fin de interrumpir el frenado, la señal que transmite el pedal de freno permitirá cesar la regulación de forma rápida.

Válvulas moduladoras ABS

En los vehículos industriales con sistema de frenos neumáticos, las válvulas moduladoras controlan la presión de aire a cada freno afectado durante la función de un ABS. La válvula moduladora generalmente está instalada sobre un riel del bastidor o un miembro transversal próximo a la cámara del freno.

Cableado

En los sistemas ABS se disponen de cables que partiendo de cada sensor conectan a éste con la ECU. A parte están los cables que conectan las válvulas moduladoras ABS con el ECU.

¿Qué pasa si el sistema ABS tiene problemas?

El ABS es un sistema de frenado que funciona teóricamente como un sistema a prueba de fallos. Si el ABS falla, los frenos normales deberían seguir funcionando a menos que haya un problema en otra parte del sistema de freno. Sin embargo, hay que tener mucho cuidado al frenar para evitar el derrape.

Signos de un módulo ABS con desperfectos

Se enciende la luz de advertencia del ABS

Si el testigo del ABS se enciende en el cuadro de instrumentos, desconecte y vuelva a conectar el encendido, como para reiniciar el ordenador. Esto puede ser un problema temporal que ha interferido con el módulo de control del ABS y el reinicio del vehículo puede ayudar a resolver el problema.

Si el testigo del ABS vuelve a encenderse y no se apaga, consulte a un especialista. La luz de advertencia del ABS proporciona un código para ayudar al técnico a determinar qué componente del ABS está defectuoso.

Si nota que el testigo del ABS se enciende repentinamente durante la conducción, esto puede indicar que un componente del ABS, incluido el módulo de control del ABS, ha fallado. En este caso, no te asustes. Muchos sistemas ABS pueden seguir funcionando aunque el testigo del ABS esté encendido. En la mayoría de los casos, el sistema de frenos antibloqueo ha dejado de funcionar y los sistemas de control de estabilidad y tracción se han desactivado. Sin embargo, si los frenos normales funcionan correctamente, puedes frenar sin problemas.

Tenga en cuenta que en los coches más antiguos con los primeros sistemas ABS, no hay ninguna luz de advertencia de ABS. En este caso, se utiliza la luz del motor.

Frenos de bloqueo

La función del ABS es evitar que la rueda se bloquee durante una frenada brusca. Por lo tanto, si el módulo de control del ABS falla, los frenos pueden aplicarse.

Un módulo defectuoso hace que los frenos se bloqueen, incluso durante una frenada normal. También puede producirse un frenado anómalo, como un chasquido ocasional, que indica un problema en el módulo ABS.

Si el neumático sigue bloqueado, lo más probable es que no sea culpa del sistema ABS, sino de una pinza (caliper) bloqueada.

Pedal de freno insensible

Con el tiempo, el pedal de freno puede dejar de funcionar. Al principio, tendrá que pisar el pedal varias veces para conseguir el efecto de frenado. A veces es necesario presionar (bombear) el pedal varias veces para que funcione. Esto puede ser una indicación de un módulo ABS defectuoso.

Pero un pedal que no responde puede tener muchas causas. Pida a su mecánico que compruebe el nivel de líquido y que posiblemente purgue el sistema de frenos para eliminar el aire.

Aumentar la fuerza de los pedales

Si nota que se necesita más fuerza en el pedal para frenar, el módulo de control del ABS puede estar defectuoso. El aumento de la fuerza del pedal puede indicar un problema de pastillas de freno desgastadas o un reforzador de freno defectuoso. Lo mejor es acudir a un taller para diagnosticar el problema.

Problema con el velocímetro

Los problemas con la unidad de control del ABS no suelen afectar al velocímetro. Sin embargo, es posible que se muestre una velocidad incorrecta o que la aguja permanezca en 0 mph. También pueden encenderse las luces de advertencia del ABS o del sistema de gestión del motor. Incluso si estos indicadores no se encienden, un velocímetro defectuoso es una razón para revisar el coche. Esto es especialmente cierto si sospecha que el módulo de control del ABS ha dejado de funcionar. Lo mejor es ponerse en contacto con un mecánico lo antes posible.

Sigue leyendo: Cómo diagnosticar el ABS

Causas de las averías del sistema de frenos ABS

La mayoría de los vehículos modernos están equipados con un sistema de control que nos indica qué pieza está averiada, simplemente conectando un dispositivo de diagnóstico en el taller. Sin embargo, si quiere hacer una revisión rápida usted mismo, compruebe estas partes antes de ir al taller:

El interruptor de la luz de freno está defectuoso.

Si el testigo del ABS se enciende cuando se frena muy suavemente o se mantiene el pie en el pedal de freno (por ejemplo, en los semáforos), la avería puede estar en el interruptor situado encima del pedal de freno. Se trata de un recambio barato (15-30 dólares). Si sólo está defectuoso el interruptor, el síntoma más común es que las luces de freno no se encienden o se encienden constantemente.

Aire en el sistema de frenos

En ocasiones, el sistema de frenos ABS puede emitir un mensaje de error si hay aire en el circuito, ya que las burbujas de aire perjudican el funcionamiento del ABS. El ABS puede interpretarlo como una avería y desconectarse.

Esto es especialmente sospechoso si el pedal de freno parece flojo o esponjoso cuando se pisa. La reparación implica la extracción del líquido de frenos, para lo cual le recomendamos que busque ayuda profesional si no tiene los conocimientos mecánicos necesarios.

Mangueras o mangueras obstruidas en el sistema de frenos.

Si un latiguillo o una tubería está doblada, abollada o aplastada (por ejemplo, por una piedra) y el flujo del líquido de frenos se ralentiza, el ABS puede recibir lecturas extrañas y considerarlas un error.

Pistones de pinza atascados

Si las pinzas están oxidadas o sucias, los pistones pueden atascarse o tener dificultades para moverse cuando los discos de freno se comprimen. El ABS puede detectar esto como un mal funcionamiento del sistema. Si nunca has cambiado el líquido de frenos y tu coche tiene varios años, es un momento importante para revisarlo.

Fuga de la junta del pistón

Como en el caso anterior, las fugas pueden ser detectadas por el sistema como un fallo. Por ejemplo, una disminución de la presión en el sistema cuando se pisa el pedal del freno. Lleve el coche al taller lo antes posible, ya que una avería de este tipo no se puede subsanar.

Los cables, aunque estén protegidos, pueden ser cortados por piedras, ramas u otros objetos del suelo. Además, si el sensor de la rueda está cubierto de suciedad o grasa, el sistema no funcionará correctamente.

Llanta

Se trata de un defecto poco frecuente, pero la grasa o el óxido pueden provocar la rotura de la llanta.

Si hemos llegado a este punto y no hemos encontrado nada, no queda más remedio que ir al taller y pagar un montón de dinero, porque probablemente la avería esté en uno de estos componentes:

• Unidad de control del ABS. A veces no se vende como pieza de recambio, sino como un componente separado con la unidad hidráulica.
• Unidad de control del motor. El fallo podría provenir del ordenador de a bordo del vehículo.
• Electroválvulas. A menudo no se reparan y la unidad hidráulica completa se vende como pieza de recambio.
• Acumulador de presión.
• Motor eléctrico de presión.

¿Cuánto cuesta arreglar el sistema ABS de un coche?

Reparaciones en el taller

Como en la mayoría de las reparaciones, el precio depende en gran medida de la marca del coche. Esto se debe principalmente al hecho de que algunas marcas sólo venden kits completos de varias piezas, incluso si sólo una pieza es defectuosa. Los precios, incluida la mano de obra del taller, oscilan entre los 450 y los 1.800 euros, pero la diferencia no está necesariamente relacionada con el hecho de que sea una marca importante o no.

Si el coche lo permite, los componentes pueden adquirirse por separado. En este caso, los precios no suelen variar tanto como en los kits de marca. Por ejemplo, la unidad de control del ESP suele costar entre 100 y 200 euros y los sensores del ABS entre 20 y 30 euros.

Por supuesto, el precio también depende del taller donde se realice la reparación. No obstante, al tratarse de un componente principalmente electrónico, es aconsejable llevarlo a reparar a un taller oficial o especializado en la marca en cuestión. Esto es especialmente importante si se trata de un coche moderno, ya que cada vez más coches están programados para conectarse al dispositivo de diagnóstico o a los sistemas propios a través de la red cada vez que se sustituye un componente importante. De lo contrario, la ECU seguirá cometiendo errores e incluso puede causar más fallos.