Las diferencias entre los frenos hidráulicos y electromecánicos


Los sistemas de freno tradicionales no han cambiado mucho en el último siglo, por lo que el concepto de tecnología de freno por cable representa un cambio radical que los fabricantes de automóviles y el público en general se han mostrado reacios a aceptar. Mientras que los sistemas hidráulicos tradicionales tienen sus problemas, hay algo tranquilizador en tener una conexión directa y física entre su pie y las pastillas o zapatas de freno ubicadas en las cuatro esquinas de su vehículo. El freno por cable rompe esa conexión, razón por la cual se considera que la tecnología es intrínsecamente más peligrosa que el control electrónico del acelerador o incluso la dirección por cable.

La naturaleza reconfortante de los frenos hidráulicos

La forma en que los sistemas de freno tradicionales han funcionado durante décadas es que al presionar el pedal del freno se genera una presión hidráulica que luego se utiliza para activar las zapatas de freno o las pastillas. En los sistemas más antiguos, el pedal actúa directamente sobre un componente hidráulico conocido como cilindro maestro. En los sistemas modernos, un elevador de presión de frenos, normalmente accionado por vacío, aumenta la fuerza del pedal y facilita el frenado.

Cuando el cilindro maestro se activa, genera presión hidráulica en los conductos de los frenos. Esta presión actúa posteriormente sobre los cilindros esclavos presentes en cada rueda, que pellizcan un rotor entre las pastillas de freno o presionan las zapatas de freno hacia fuera en un tambor.

Los sistemas de frenos hidráulicos modernos son más complicados que eso, pero siguen funcionando con el mismo principio general. Los impulsores de freno hidráulicos o de vacío reducen la cantidad de fuerza que tiene que aplicar el conductor, y tecnologías como los frenos antibloqueo y los sistemas de control de tracción son capaces de activar o liberar automáticamente los frenos.

Los frenos eléctricos y electrohidráulicos se han utilizado tradicionalmente sólo en remolques. Dado que los remolques ya tienen conexiones eléctricas para las luces de freno y las señales de giro, es muy fácil conectarlos a un cilindro maestro electrohidráulico o a actuadores eléctricos. Un par de fabricantes de equipos originales disponen de tecnologías similares, pero la naturaleza crítica para la seguridad de los frenos ha dado lugar a una industria del automóvil que sigue dudando a la hora de adoptar la tecnología de freno por cable en cualquier capacidad real.

Frenos electrohidráulicos de parada corta

El cultivo actual de los sistemas de frenos por cable utiliza un modelo electrohidráulico que no es completamente electrónico. Estos sistemas todavía tienen sistemas hidráulicos, pero el conductor no activa directamente el cilindro maestro presionando el pedal del freno. En su lugar, el cilindro maestro se activa mediante un motor eléctrico o una bomba regulada por una unidad de control.

Cuando se pisa el pedal de freno en un sistema electrohidráulico, la unidad de control utiliza la información de varios sensores para determinar cuánta fuerza de frenado necesita cada rueda. El sistema puede entonces aplicar la cantidad necesaria de presión hidráulica a cada pinza.

La otra diferencia principal entre los sistemas de frenos electrohidráulicos y los sistemas hidráulicos tradicionales es la presión que ejercen. Los sistemas de frenos electrohidráulicos normalmente operan bajo presiones mucho más altas que los sistemas tradicionales. Los frenos hidráulicos funcionan a unos 800 PSI en condiciones normales de conducción, mientras que los sistemas electrohidráulicos de Sensotronic mantienen las presiones entre 2.000 y 2.300 PSI.

Sistemas electromecánicos Verdaderamente Freno por cable

Mientras que los modelos de producción siguen utilizando sistemas electrohidráulicos, la verdadera tecnología de freno por cable elimina por completo los sistemas hidráulicos. Esta tecnología no ha aparecido en ningún modelo de producción debido a la naturaleza crítica para la seguridad de los sistemas de frenos, pero ha sido objeto de importantes investigaciones y pruebas.

A diferencia de los frenos electrohidráulicos, todos los componentes de un sistema electromecánico son electrónicos. Las pinzas tienen actuadores electrónicos en lugar de cilindros hidráulicos esclavos, y todo está gobernado directamente por una unidad de control en lugar de un cilindro maestro de alta presión. Estos sistemas también requieren un número de herrajes adicionales, incluyendo sensores de temperatura, fuerza de sujeción y posición del actuador en cada pinza.

Los frenos electromecánicos también incluyen redes de comunicación complicadas, ya que cada pinza tiene que recibir múltiples entradas de datos para generar la cantidad adecuada de fuerza de frenado. Y debido a la naturaleza crítica para la seguridad de estos sistemas, normalmente tiene que haber un bus secundario redundante para entregar los datos brutos a los calibradores.

El problema de seguridad de la tecnología de frenos por cable

Mientras que los sistemas de frenos hidroeléctricos y electromecánicos son potencialmente más seguros que los sistemas tradicionales, debido al potencial para una mayor integración con ABS, ESC y otras tecnologías similares, las preocupaciones de seguridad los han frenado. Los sistemas de frenos tradicionales pueden fallar y fallan, pero sólo una pérdida catastrófica de presión hidráulica le robará completamente al conductor la capacidad de detenerse o disminuir la velocidad, mientras que los sistemas electromecánicos intrínsecamente más complejos tienen una multitud de puntos potenciales de falla.

Los requisitos de conmutación por error y otras directrices para el desarrollo de sistemas críticos para la seguridad, como el freno por cable, se rigen por normas de seguridad funcional como la ISO 26262.

¿Quién ofrece la tecnología Brake-By-Wire?

La redundancia y los sistemas que son capaces de trabajar con una cantidad reducida de datos harán que la tecnología electromecánica de freno por cable sea lo suficientemente segura para su adopción generalizada, pero en este momento, sólo un par de fabricantes de equipos originales han experimentado con sistemas electrohidráulicos.

Toyota introdujo por primera vez un sistema de frenos electrohidráulico en 2001 para su Estima Hybrid, y desde entonces se dispone de variaciones de su tecnología de freno controlado electrónicamente (ECB). La tecnología apareció por primera vez en los EE.UU. para el año modelo 2005 con el Lexus RX 400h.

Un ejemplo en el que la tecnología de frenos por cable sufrió un fallo de lanzamiento fue cuando Mercedes-Benz tiró de su sistema de control de frenos Sensotronic Brake Control (SBC), que también se había introducido para el modelo del año 2001. El sistema fue retirado oficialmente en 2006 después de una costosa retirada del mercado en 2004, con Mercedes afirmando que ofrecería la misma funcionalidad de su sistema SBC a través de un sistema de frenos hidráulico tradicional.

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