Funcionamiento y Solución de Problemas en Frenos, ABS y Neumáticos del Automóvil

Fallas Comunes del Sistema de Frenos

El vehículo produce vibraciones en la frenada

Síntoma/Causa: Avería en los discos y/o tambores; holgura excesiva en rodamientos.

Acción: Comprobar la superficie de contacto.

Ruidos metálicos durante la frenada

Síntoma/Causa: Pastillas o zapatas desgastadas.

Acción: Comprobarlas y sustituirlas si es necesario.

Poca eficacia de frenada, pedal esponjoso

Síntoma/Causa: Pérdida de líquido de frenos o baja eficacia del mismo.

Acción: Comprobar niveles de líquido y su estado para posible cambio o purga del sistema.

El vehículo se desplaza hacia un lado al frenar

Síntoma/Causa: Avería en el lado contrario al desplazamiento, pérdida de líquido de frenos, bomba de freno averiada, presencia de grasa en los elementos frenantes.

Acción: Comprobar ausencia de grasa, nivel del depósito, localizar fugas y verificar componentes.

Pedal duro, poca o nula eficacia de frenada

Síntoma/Causa: Avería en el circuito de servoasistencia (servofreno).

• Vehículos de gasolina: Comprobar la estanqueidad del conducto que une el colector de admisión con el servofreno y de la válvula de retención.
• Vehículos diésel: Comprobar la estanqueidad del conducto que une la bomba de vacío con el servofreno y de la válvula de retención.

Sistema Antibloqueo de Frenos (ABS)

Objetivos del ABS

• Optimizar el funcionamiento del sistema de frenos.
• Mantener el control de la dirección en todo momento, incluso en frenadas de emergencia.
• Mejorar la estabilidad de marcha durante la frenada.
• Mantener los neumáticos en perfectas condiciones al evitar su bloqueo (el sistema opera modulando la presión, buscando un deslizamiento óptimo de la rueda, que suele estar en un rango del 10-30% respecto a la velocidad del vehículo).

Canales del Sistema ABS

Consiste en la gestión individual o por grupos del bloqueo de las ruedas. Tipos comunes:

• ABS de dos canales (generalmente eje trasero).
• ABS de tres canales (dos ruedas delanteras individualmente y eje trasero en conjunto).
• ABS de cuatro canales (cada rueda controlada individualmente).

Elementos del Sistema ABS

• Sensores de rueda.
• Unidad de control electrónica (ECU).
• Grupo hidráulico (modulador de presión con electroválvulas y bomba).
• Luz de testigo en el panel de instrumentos.

Sensores de Rueda

Sensores inductivos (pasivos): Formados por un núcleo de imanes permanentes y una bobina. Envían una señal de corriente alterna a la unidad de control al detectar el paso de los dientes de una rueda fónica solidaria al giro de la rueda del vehículo.

Sensores activos (magnetorresistivos o de efecto Hall): Requieren alimentación eléctrica para enviar una señal digital. Ofrecen la ventaja de ser más precisos, especialmente a velocidades muy bajas. Están compuestos por una célula de medición de velocidad y una corona multipolar (encoder magnético) con imanes de polaridad alternante.

Grupo Hidráulico

Consiste en un conjunto de electroválvulas y, a menudo, una bomba de recirculación, que regulan la presión de frenado que llega a cada actuador hidráulico (pinza o bombín de freno) para evitar el bloqueo de las ruedas, siguiendo las órdenes de la ECU.

Fases de Regulación del Sistema ABS

Fase de Establecimiento de Presión

El vehículo está frenando y no se detecta riesgo de bloqueo en ninguna rueda. Las electroválvulas permiten el paso normal de la presión desde la bomba de freno hacia las ruedas. La bomba eléctrica del ABS (si la hay) está en reposo.

Fase de Mantenimiento de Presión

El vehículo está frenando y la unidad de control detecta que una rueda está a punto de bloquearse. Se activa la electroválvula de admisión correspondiente a esa rueda, cerrando el paso de más presión desde la bomba de freno y manteniendo constante la presión en esa rueda.

Fase de Reducción de Presión

Si la rueda continúa bloqueándose a pesar de mantener la presión, la unidad de control activa la electroválvula de escape de esa rueda. Esto libera presión del circuito de freno de la rueda afectada, permitiendo que vuelva a girar. La bomba eléctrica del ABS puede activarse para devolver el líquido de frenos al circuito principal o acumulador.

Restablecimiento de Presión

Una vez que la rueda recupera adherencia y deja de estar bloqueada, la unidad de control desactiva las electroválvulas de escape y admisión (o las modula) para permitir un nuevo aumento de presión en la rueda, volviendo a la fase de establecimiento o mantenimiento según sea necesario. Este ciclo se repite múltiples veces por segundo.

Evoluciones del ABS

El sistema ABS ha evolucionado considerablemente. En la actualidad, los sistemas son mucho más rápidos en su respuesta, precisos en la modulación de la presión, compactos en su diseño y ligeros.

Unidad de Control del ABS (ECU)

Recibe continuamente las señales de velocidad de las ruedas provenientes de los sensores. Según estas señales y su algoritmo interno, activa las electroválvulas del grupo hidráulico para regular la presión de frenado en cada rueda de forma individualizada y evitar el bloqueo.

Neumáticos

Funciones del Neumático

• Soportar el peso del vehículo.
• Transmitir la potencia del motor y las fuerzas de frenado a la carretera.
• Dirigir el vehículo y permitir los cambios de trayectoria.
• Contribuir a la estabilidad de marcha.
• Absorber parte de las irregularidades del terreno, contribuyendo a la suspensión y al confort.

Cavidades en la Banda de Rodadura

Suelen producirse cuando las ruedas están desequilibradas o cuando los componentes de la suspensión (amortiguadores, silentblocks) o del sistema de dirección están defectuosos o con holguras.

Estructura de la Cinta del Neumático (Cinturón)

Formada por varias capas de lonas (generalmente de acero en neumáticos radiales) dispuestas en la parte exterior de la carcasa, bajo la banda de rodadura. Sus funciones son:

• Evitar las deformaciones excesivas de la banda de rodadura por la fuerza centrífuga y las cargas.
• Atenuar la acción de los golpes.
• Impedir la separación de los hilos de la carcasa.
• Proporcionar estabilidad y precisión en la conducción.

Cubiertas: Tipos Principales

Existen principalmente cubiertas radiales y diagonales. Las radiales son las más comunes en turismos modernos.

Ventajas de las cubiertas radiales:

• Mayor duración de la cubierta.
• Menor consumo de combustible debido a una menor resistencia a la rodadura.
• Mejor estabilidad y adherencia, especialmente a alta velocidad.
• Menor ángulo de deriva.
• Aumento del confort de marcha.
• Disminución de la temperatura de trabajo.

Desventaja: La disposición radial de las lonas de la carcasa presenta, en general, menor resistencia en los flancos del neumático a impactos o cortes en comparación con las diagonales (aunque esto se compensa con diseños de flanco reforzado).

Consecuencias de la Falta de Presión en los Neumáticos

• Generación excesiva de calor, pudiendo llevar a reventones.
• Desgaste más acusado y irregular, especialmente en los hombros (zonas laterales de la banda de rodadura).
• Excesiva flexibilidad del flanco.
• Pérdida de adherencia y precisión en la conducción.
• Fatiga en el flanco con posible aparición de grietas.
• Posible rotura de las telas internas de la carcasa.
• Pérdida de estabilidad, especialmente en curvas y frenadas.
• Mayor consumo de combustible.
• Variación de las condiciones de maniobrabilidad y comportamiento del vehículo.

Ventajas del Inflado con Nitrógeno

• Mayor estabilidad de la presión ante los cambios de temperatura.
• Mejora del comportamiento y posible aumento de la durabilidad del neumático al reducir la oxidación interna.
• Potencial aumento de la eficiencia de combustible por mantenimiento más estable de la presión.
• Menor pérdida de presión a lo largo del tiempo en comparación con el aire.

Partes de la Llanta

• Superficie de apoyo para el neumático (asientos del talón).
• Agujeros de fijación para los tornillos o tuercas.
• Agujero central para el buje.
• Bombeo o ET (offset): distancia entre el plano de apoyo de la llanta en el buje y el centro del ancho de la llanta.
• Orificio para la válvula.
• Ventanas de aireación (en algunos diseños, para refrigeración de frenos).

Importancia del Par de Apriete de las Ruedas

Aplicar el par de apriete especificado por el fabricante es crucial para:

• No dañar el alojamiento de las tuercas o tornillos, ni la propia llanta o los espárragos.
• Asegurar un apriete uniforme, lo que evita deformaciones y vibraciones.
• Facilitar el desmontaje futuro de la rueda.
• Garantizar la seguridad, evitando que la rueda se afloje.

Control de Presión del Neumático (TPMS)

Los sistemas indirectos de TPMS (Tire Pressure Monitoring System) miden la pérdida de presión del neumático a partir de su velocidad de giro, utilizando los sensores del sistema ABS/ESP. Una rueda con menor presión tiene un diámetro efectivo ligeramente menor y gira más rápido, lo que es detectado por el sistema.

Nomenclatura del Neumático (Ejemplo: 225/50 R 15 82V)

• 225: Ancho de la sección del neumático en milímetros.
• 50: Relación de aspecto (perfil). Indica que la altura del flanco es el 50% del ancho del neumático.
• R: Indica que se trata de una cubierta con estructura radial.
• 15: Diámetro interior del neumático, que coincide con el diámetro de la llanta, expresado en pulgadas.
• 82: Índice de carga. Indica la carga máxima que el neumático puede soportar (en este caso, 82 equivale a 475 kg).
• V: Código de velocidad. Indica la velocidad máxima a la que el neumático puede ser sometido (en este caso, V equivale a 240 km/h).

Aquaplaning: Factores Influyentes

• Desgaste del neumático (profundidad del dibujo).
• Grosor de la capa de agua sobre la calzada.
• Anchura de los neumáticos (más anchos son más propensos).
• Velocidad de circulación (factor crítico).
• Presión de inflado de los neumáticos (baja presión aumenta el riesgo).
• Peso del vehículo.
• Estado de la suspensión.

Neumáticos Run-Flat (Flanco Autoportante o con Anillo de Soporte)

Permiten rodar una distancia limitada a una velocidad reducida tras un pinchazo.

• Un tipo incorpora un anillo de goma macizo en el centro de la llanta. Si se produce un pinchazo, el vehículo queda apoyado en esa goma o anillo.
• Otro tipo, más común, incorpora un refuerzo en los dos flancos (flancos autoportantes). Si se produce un pinchazo, la rueda no se desinfla en su totalidad, sino que los flancos reforzados soportan el peso del vehículo.

Desequilibrio de Ruedas: Causas Comunes

• Distribución no uniforme de las masas de la llanta y/o el neumático con respecto al eje de rotación.
• Desequilibrio inherente entre los elementos que constituyen la rueda (llanta, neumático, válvula).
• Descentrado lateral (alabeo) o radial (excentricidad) de la rueda.
• Deformaciones en la llanta (golpes).
• Reparaciones defectuosas del neumático que añaden peso de forma no uniforme.
• Pérdida de contrapesos de equilibrado.

Importancia de Desmontar el Neumático para Reparar un Pinchazo

Para una reparación segura y fiable, es necesario desmontar el neumático de la llanta. Esto permite inspeccionar el interior en busca de daños ocultos y realizar la reparación desde el interior de la cubierta (generalmente con un parche tipo seta), ofreciendo una garantía de fiabilidad y seguridad que no se consigue con reparaciones externas temporales (mechas).

Consideraciones al Cambiar Neumáticos

• La sustitución se realizará siempre con neumáticos de las mismas medidas y características (índice de carga y código de velocidad) homologadas para el vehículo, o equivalentes permitidas.
• Cada vez que se sustituye un neumático, es muy recomendable cambiar también la válvula de inflado.
• Tras el cambio de neumáticos, es aconsejable realizar un control y, si es necesario, un ajuste de la geometría de la dirección (alineado).
• Se recomienda montar los neumáticos nuevos o los que estén en mejor estado en el eje trasero, independientemente de la tracción del vehículo, para mayor estabilidad.

Proceso de Desmontaje del Neumático de la Llanta

1. Quitar los contrapesos de equilibrio de la llanta.
2. Desmontar el obús de la válvula para desinflar completamente el neumático.
3. Destalonar o despegar ambos talones del neumático de los asientos de la llanta utilizando la pala destalonadora de la máquina.
4. Situar la llanta en el mecanismo de sujeción de la desmontadora.
5. Ajustar el cabezal de desmontaje del equipo al tamaño y borde de la llanta.
6. Con ayuda de una palanca, elevar el talón superior del neumático y pasarlo por encima del saliente del cabezal de desmontaje.
7. Pisar el pedal para que gire la plataforma de la llanta y la herramienta de desmontaje separe progresivamente el talón superior de la llanta.
8. Repetir el proceso para separar el talón inferior de la cubierta.

Proceso de Montaje del Neumático en la Llanta

1. Insertar una válvula nueva en la llanta.
2. Humedecer o lubricar los talones del neumático y los asientos de la llanta con una pasta de montaje adecuada.
3. Colocar la cubierta sobre la llanta, introduciendo primero un lado del talón en la parte más profunda del canal de la llanta (drop center) para facilitar el montaje del resto del talón.
4. Poner la llanta sobre el dispositivo de sujeción de la desmontadora.
5. Colocar el cabezal de montaje sobre el borde de la llanta y, con ayuda de la herramienta y el giro de la plataforma, introducir el primer talón.
6. Repetir el proceso para el segundo talón, prestando especial atención a que el talón que ya está montado permanezca en la parte profunda de la llanta para evitar tensiones excesivas.
7. Inflar el neumático. Es posible que se requiera un golpe de aire a mayor presión (cañón de inflado) para que los talones asienten correctamente en la llanta (talonamiento). No exceder la presión máxima de talonamiento indicada por el fabricante del neumático.
8. Una vez talonado, colocar el obús de la válvula y ajustar la presión al valor recomendado por el fabricante del vehículo.
9. Proceder al equilibrado de la rueda.