En la era del EPS
La era de la electrónica ha mejorado la eficacia y fiabilidad del circuito hidráulico de frenos y de sus sistemas finales de fricción, ya sean discos ó zapatas de tambores. A menudo incluso más en éstos últimos, que con la llegada del ABS hasta han disfrutado de una segunda juventud. No olvidemos que a través de sus juegos de bombines siempre han estado estrechamente unidos a la hidráulica de frenos, desde que se aplicaron a través de la presión del circuito hace ya más de 70 años… Hoy los tambores, aplicados sólo en el eje trasero (el menos exigente en la frenada debido a la descarga dinámica por la inercia) mantienen su estructura simplificada a base de zapata doble simple, con un solo eje expansor, configuración casi universal hoy día.
Tan válidos como siempre.- Por eso seguimos viendo frenos de tambor en el eje trasero de muchos turismos medios y pequeños, sobre todo desde que en 1992 se hicieron compatibles con el ABS. Aún presentan algunas pequeñas ventajas frente al freno de disco (mayor potencia en frío, sensibilidad al servofreno, fácil freno de mano, etc). Además, el ABS trajo otra ventaja; la supresión del limitador de frenado, un dispositivo de inercia que actúa en función de la carga del eje trasero, destinado a limitar la presión en vacío a los tambores y evitar así su bloqueo prematuro y con él, un posible derrape imprevisto. Estos limitadores, que en la práctica reducen bastante la capacidad frenante de los tambores, son innecesarios con el ABS (ya que el propio ABS a través del EBD regula la presión, cortándola por milisegundos cuando se produce el bloqueo) y aprovechando así al 100% el poder de freno de los tambores.
Otra de sus ventajas es su bajo ó nulo mantenimiento tras la generalización de la aproximación automática de zapatas, de modo que sólo requiere la intervención del taller cada 100.000 ó 120.000 km, para el simple reemplazo de las mismas, operación sencilla y barata con los actuales “kits” de tambor, la solución más inteligente para sustituir las zapatas gastadas.
Hoy los “kits” se han impuesto como la forma más fácil y rápida de reparar los frenos de tambor, una alternativa fácil y segura para el taller, con todos sus componentes en una misma caja, todos de primera calidad y comprobados y verificados para que no haya sorpresas. El “Kit” consta de dos cilindros de rueda (bombines) y dos juegos de zapatas (uno por rueda) junto a sus piezas menores de montaje (muelles, flejes, tornillos). Pero el “Kit” también ofrece premontado, lo que reduce un 50% el tiempo de instalación.
Con su unidad de ajuste correspondiente, supone una ganancia neta en tiempo y dinero, por lo que se está imponiendo a la hora de reparar zapatas. Otro elemento importante de la hidráulica de frenos es sin duda el bombín principal del circuito, a menudo unido al depósito del líquido o en íntima conexión con éste. Junto con los latiguillos, son quizá el elemento de mayor rotación del circuito (y también el más caro). Y eso que su mejora de calidad, paralela a la de sus materiales, en especial el aluminio, cada vez más extendido tanto en el cuerpo como en las propias juntas, ha reducido mucho su rotación. Los cilindros principales de hierro ó aluminio, deben ir bien protegidos frente a fugas y fallos prematuros gracias a componentes de calidad (juntas de aluminio anodizado) y al mínimo desgaste de sus retenes de presión.
Los bombines de rueda, igualmente de fundición o aluminio, ofrecen una hermeticidad óptima gracias a su calidad de retenes, estancos al polvo, aire y humedad. Finalmente, en latiguillos, los de caucho/ plástico pluriestratificado, con sus refuerzos textiles, figuran entre los más fiables y duraderos del mercado, aunque también pueden ser metálicos (aluminio).
El auge de la presión electrónica.- Pero ya hemos dicho que la electrónica ha supuesto toda una revolución en el conjunto de aplicaciones de la hidráulica de frenos, relegando a su sustitución por las aplicaciones eléctricas (el llamado “brake by wire”, frenado por cable) a un futuro cada vez más lejano. De momento, la anunciada sustitución del circuito hidráulico por el eléctrico, con una fase intermedia mixta (electrohidráulica) sólo se ha dado hasta ahora en las servodirecciones, y no por mayor precisión ó calidad, sino por cuestión de coste (es más barato). Lo que no es el caso de los frenos, porque si para aplicar fuerza a una dirección un motor eléctrico es más barato que un complejo sistema de bomba y presión, no sucede lo mismo en un circuito hidráulico de frenos.
Sobre todo cuando las nuevas ayudas electrónicas resultan compatibles con el mismo, caso del ABS ó el ESP. En el primero, su función antibloqueo actúa sobre el circuito para impedir que las ruedas directrices dejen de girar y mantener así la trayectoria del coche. Y sus sensores electrónicos son los mismos que emplea el ESP para controlar los deslizamientos de los ejes, evitando derrapes ó corrigiéndolos lo más posible.
Esta compatibilidad electrohidráulica explica que la sustitución de la hidráulica por la electrónica en los frenos no haya tenido aún el éxito esperado (caso de Mercedes y su SBC). A fin de cuentas el invento basado en el principio de Pascal sigue siendo imbatible para aplicar altas presiones finales con esfuerzos iniciales relativamente bajos, sin problemas de conducción de la fuerza (una tubería hermética flexible puede llevarse a cualquier punto). Sólo exige un líquido canalizado y estanco, capaz de transmitir el esfuerzo con una mínima deformación a la compresión.
Y por supuesto que se mantenga líquido, o sea que ni se evapore ni se solidifique como el agua. Por eso se utilizan líquidos sintéticos insensibles a las variaciones de temperatura, que ni se congelan ni evaporan, capaces de soportar desde 40 grados bajo cero a los 300 que puede generar una frenada a fondo. Compuestos a base de éter de poliglicol, con anticorrosivos y antidegradantes químicos, su formulación es totalmente sintética, para que resistan tal espectro térmico, y se les exige una duración mínima de 10 años en primer equipo.
Lo malo es que la mayoría de los usuarios casi nunca lo cambian; sólo a veces tras una reparación seria (cambio de discos, ó de zapatas y tambores) se animan a cambiarlo. Y no es un cambio superfluo, ya que en frenadas medianamente intensas (150º) surgen en el líquido burbujas que dan lugar al “fading” (ablandamiento del pedal de freno por la mayor compresibilidad del gas, que aparece antes cuanto más agua tiene… De ahí que autoridades y constructores busquen una duración del líquido de por vida, o como mucho, una sola sustitución durante toda la vida útil del coche, según un acuerdo alcanzado en 2007.
Convertido en un elemento de bajo coste y baja rotación, el líquido de freno debe elegirse dado su bajo precio, entre fabricantes de probada calidad y garantía. Marcas como Bosch ofrecen una completa gama de líquidos (DOT-3, DOT-4, DOT-4 Super, DOT-4 HP y DOT 5.1 Super, estos dos últimos de muy baja viscosidad (700 y 900 mm2/s, frente a los 1.500 y 1.800 de los DOT-3 y 4) muy indicados para vehículos con ABS y ESP. Y para los circuitos que compartan su líquido de frenos con el de la suspensión hidráulica (Citroën), también cuenta con un líquido hidráulico mineral (Bosch LHM+).
Tras el ABS, el ESP…- Los nuevos avances y la mayor calidad actual de los líquidos de freno ha hecho que el estándar DOT-3 (antes el más normal) se haya quedado obsoleto. En los coches actuales se impone el DOT-4 (calidad mínima en primer equipo), y mejor los DOT-5 (ó DOT-4 Plus) para coches con ABS y ESP, siempre de baja viscosidad (menos de 900 mm2/s). No olvidemos que el ABS es el elemento electrónico que más ha hecho cambiar al circuito hidráulico de frenos desde su duplicación (antes era único) hace ya 40 años. Fue Mercedes quien en 1978 aplicó por primera vez el ABS (Anti Block System), y tras una lenta introducción, hoy es un equipo obligatorio de serie en todos los turismos de la UE. Su misión es muy simple: impedir el bloqueo del giro de las ruedas por exceso de freno sobre ellas (tanto absoluto como relativo, según la adherencia del piso). Así, además de lograr mayor deceleración (si la rueda patina siempre frena menos que si gira) se conserva la dirección del coche y se puede controlar su trayectoria en plena frenada.
El descubrimiento de las válvulas electromagnéticas de conmutación rápida (solenoides) y las bombas antirretorno, capaces de reaccionar al aviso de bloqueo transmitido por los sensores de giro de las ruedas hicieron posible el ABS. Pero esos mismos sensores han servido también para otras funciones, como el control de tracción (ASR, EDS, TCS, etc) que en vez de impedir el bloqueo de rueda por exceso de freno, evita su patinado por exceso de par. Y también permiten otros avances como el reparto electrónico de la presión de frenado (EBD ó EBV) que consigue una actuación más rápida de las válvulas que abren y cierran el circuito, eliminando las vibraciones al pedal de los primitivos ABS. Hoy todos los ABS montan este reparto electrónico y sus sensores sirven también para el “frenado de emergencia” (BAS, EBA, AFU, etc), ya obligatorio para los turismos y vehículos comerciales de nueva creación, que distingue una frenada de urgencia por la velocidad con que se pisa el pedal, aunque no se pise a fondo.
Pero la función más importante que se ha derivado del trabajo de los sensores del ABS es sin duda la del ESP (Electronic Stability Program), el control electrónico de estabilidad capaz de corregir alteraciones de la trayectoria del vehículo propiciadas por el deslizamiento de sus ejes, evi-tando la mayor parte de las pérdidas de control y salidas de carretera por cambios bruscos de dirección, hasta el punto de que la CE lo ha declarado también obligatorio en los nuevos modelos de turismos a partir del uno de noviembre de 2011.
Patentado por Bosch e introducido en el mercado en 1995, el ESP recibe también otras siglas según las marcas (VSC para Toyota, VDC para Fiat, DSC para BMW, DSTC para Volvo)… Pero en el fondo se trata siempre de lo mismo.
Los últimos, los más perfectos.- Y como todo en esta vida, el ESP no deja de perfeccionarse con el tiempo. Su funcionamiento se basa en una aplicación selectiva de los frenos en cada rueda y eje para corregir los desplazamientos del vehículo sobre su eje transversal, compensando los amagos de sobreviraje y subviraje antes de que se transformen en claros derrapes. Así, un sensor situado en el centro del coche mide los desplazamientos de cada tren y cuando detecta una alteración de trayectoria respecto a la impuesta por el volante, interviene la centralita frenando la rueda trasera izquierda ó derecha (según sea el sentido del giro) en los casos de sobreviraje y la delantera, en los de subviraje.
No todos los ESP son igual de intrusivos ni eficaces; los hay mejores y peores, ya que el principio patentado por Bosch ha sido aplicado y modificado por cada constructor en función de sus respectivas gamas. Algunos desarrollos iniciales de Volvo y BMW se limitaban a un simple control activo de tracción, para no coartar mucho la voluntad del conductor, que podría querer aprovechar deliberadamente ciertos deslizamientos para imponer la trayectoria adecuada. Para eso está también la posibilidad de su desconexión (que no todos los ESP ofrecen) en dos fases, una donde sólo se anula el control de tracción, y otra que suprime también el ESP, con tendencia a restringir esta opción sólo a la primera fase, o hacer que el ESP intervenga siempre a partir de cierta velocidad.
Los últimos ESP añaden nuevas funciones correctoras en función de la tendencia de los vehículos, como el CBC (Cornering Brake Control) para mejorar la estabilidad en curva de un tracción trasera (o en un tracción delantera propenso al sobreviraje), o al contrario el CSB, para moderar el excesivo subviraje de algunos tracción delantera. Igualmente, los 4×4 de gran altura incluyen un RSC, a fin de evitar una inclinación excesiva que propicie el vuelco. Y la última aportación es la de hacer intervenir también la dirección (en los casos de direcciones activas de asistencia eléctrica) para aplicar de forma semiautomática breves y rápidos contravirajes en los casos de derrapaje posterior.
Por último, en este 2010, llegará la novena generación ABS/ESP de Bosch, (la 9.0 siguiendo la denominación informática), un 30% más pequeña y ligera que la anterior (1,1 kg para el ABS y 1,6 kg para el ESP), de estructura modular y válido para todo tipo de vehículos, desde utilitarios a berlinas “premium”, y concebidos para la aplicación de los últimos avances tecnológicos (los “stop & go” en los control de crucero inteligentes -ACC-, los CBC y CSB, etc. Un ESP más perfecto y más barato (hasta un 25% menos) pero que, no lo olvidemos, seguirá trabajando mediante los impulsos selectivos de presión a través de un circuito hidráulico.
