Revista Polo del Conocimiento


Open Journal Systems

 

 

 

Influencia existente en la viscosidad de los fluidos en el sistema de frenado antibloqueo (ABS)

 

Existing influence on the viscosity of fluids in the anti-lock braking system (ABS)

 

Influncia existente na viscosidade dos fluidos no sistema de travagem antibloqueio (ABS)

Elian Francisco Chapi-Chamorro I
elian.chapi929@ist17dejulio.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3064-1947


,Jorge Andrs Fraga-Portilla II
jfraga@ist17dejulio.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-5236-1148
Luis Caiza-Quispe III
lcaiza@ist17dejulio.edu.ec
 https://orcid.org/0000-0003-4343-7280
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

* Recibido: 23 de septiembre de 2022 *Aceptado: 18 de octubre de 2022 * Publicado: 07 de noviembre de 2022

 

 

        I.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

     II.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

 

 

 


 

Resumen

El objetivo de esta investigacin se bas en analizar la influencia existente en la viscosidad de los fluidos en el sistema de frenado antibloqueo (ABS), a travs de una metodologa con diseo bibliogrfico apoyada en una investigacin documental. En los vehculos, el frenado es de gran importancia, y uno de los elementos principales en la seguridad de los conductores, por ello hoy da es fundamental que los vehculos cuenten con mayor tecnologa para disminuir situaciones que pongan en peligro la vida de las personas en las carreteras por ello, se hace mencin del Sistema Antibloqueo de Ruedas o sistema ABS, que regula el frenado que hace el vehculo para poder desacelerar de manera controlada sin tener que llegar al bloqueo de las ruedas, y as lograr una mayor estabilidad y control del vehculo, en esto influye en gran medida los fluidos de frenos utilizados, y se concluy que la viscosidad de los fluidos en el sistema de frenado y en el sistema ABS es de gran importancia para evitar posibles accidentes, y as el vehculo reaccione de manera eficiente y segura al momento del frenado, pues la humedad producida por la absorcin de agua del ambiente influye en gran medida en el sistema ABS y en la reaccin de respuesta de frenado. Por ello es necesario evaluar cual lquido de frenos es el adecuado para cada vehculo, segn sus necesidades, especificaciones y requerimientos, de igual manera se demuestra que el DOT4 es el que posee mayor estabilidad en su composicin y a pesar de ser ms costoso que el DOT3 permite brindar mayor seguridad y eficiencia en el proceso de frenado.

Palabras claves: Frenado; Sistema ABS; Fluidos; Estabilidad; Control.

 

Abstract

The objective of this research was based on analyzing the existing influence on the viscosity of fluids in the anti-lock braking system (ABS), through a methodology with a bibliographic design supported by documentary research. In vehicles, braking is of great importance, and one of the main elements in the safety of drivers, which is why today it is essential that vehicles have more technology to reduce situations that endanger the lives of people in For this reason, mention is made of the Antilock Wheel System or ABS system, which regulates the braking that the vehicle does in order to decelerate in a controlled manner without having to lock the wheels, and thus achieve greater stability and control of the vehicle. vehicle, this is greatly influenced by the brake fluids used, and it was concluded that the viscosity of the fluids in the braking system and in the ABS system is of great importance to avoid possible accidents, and thus the vehicle reacts efficiently and safe when braking, since the humidity produced by the absorption of water from the environment greatly influences the ABS system and the braking response reaction. either. For this reason, it is necessary to evaluate which brake fluid is suitable for each vehicle, according to its needs, specifications and requirements, in the same way it is shown that DOT4 is the one that has greater stability in its composition and despite being more expensive than DOT3 It allows to provide greater safety and efficiency in the braking process.

Keywords: Braking; ABS system; Fluids; Stability; Control.

 

Resumo

O objetivo desta pesquisa baseou-se em analisar a influncia existente na viscosidade de fluidos no sistema antibloqueio de frenagem (ABS), por meio de uma metodologia com desenho bibliogrfico apoiado em pesquisa documental. Nos veculos, a frenagem de grande importncia, e um dos principais elementos na segurana dos motoristas, razo pela qual hoje essencial que os veculos tenham mais tecnologia para reduzir situaes que ponham em risco a vida das pessoas. do Sistema Antibloqueio de Rodas ou sistema ABS, que regula a frenagem que o veculo faz para desacelerar de forma controlada sem ter que travar as rodas, e assim obter maior estabilidade e controle do veculo. os fluidos de freio utilizados, e concluiu-se que a viscosidade dos fluidos no sistema de frenagem e no sistema ABS de grande importncia para evitar possveis acidentes, e assim o veculo reage de forma eficiente e segura na frenagem, pois a umidade produzida pelo a absoro de gua do ambiente influencia muito o sistema ABS e a reao de resposta de frenagem. qualquer. Por esta razo, necessrio avaliar qual fluido de freio adequado para cada veculo, de acordo com suas necessidades, especificaes e exigncias, da mesma forma que se mostra que o DOT4 o que possui maior estabilidade em sua composio e apesar de ser mais caro que o DOT3 Permite proporcionar maior segurana e eficincia no processo de frenagem.

Palavras-chave: Frenagem; Sistema ABS; Fluidos; Estabilidade; Ao controle.

 

 

 

Introduccin

El frenado en los vehculos es de gran importancia, y uno de los elementos principales en la seguridad de los conductores, por ello hoy da es fundamental que los vehculos cuenten con mayor tecnologa para disminuir situaciones que pongan en peligro la vida de las personas en las carreteras, su funcin se basa en disminuir de manera progresiva la velocidad del automvil hasta detenerlo y mantenerlo as cuando se encuentre estacionado (Chavarria, 2018).

En este sentido, el sistema de frenado segn menciona Acosta y Pareja (2019)

Es el encargado de desacelerar y detener la progresin del vehculo. Al pisar el pedal de freno, se empuja el lquido que va por los conductos a travs del circuito. La presin del fluido acciona los pistones que llevan al contacto la cara de las pastillas con las pistas del freno. La friccin entre las dos superficies reduce la velocidad de la rueda, y con ello la del vehculo (p. 10.)

Con base en esto, Limaico-Angamarca et al. (2022) mencionan que el sistema de frenado est conformado por diversos elementos que permiten un adecuado funcionamiento para otorgar seguridad y tranquilidad al conductor al momento de utilizar el vehculo para desplazarse.

De igual manera mencionan Muoz y Calle (2020) que el sistema de frenos debe brindar al conductos ciertas cualidades como seguridad pues es necesario en un vehculo que brinde seguridad de manera que los frenos (de pedal o servicio, de mano) funcionen correctamente y reduzcan la velocidad y finalmente detengan el vehculo y que en caso de avera en una de las ruedas el sistema cuente con dos circuitos independientes.

Tambin debe ser progresivo, es decir que cuando se ejerce fuerza sobre el pedal del freno, el frenado debe ser proporcional a la frenada deseada, y esto depende de la fuerza que se ejerza en el freno, por tanto, debe ser eficaz para que la distancia del frenado sea adecuada y razonable sin perder control y sin ejercer mucha fuerza al presionar el pedal del freno (Muoz y Calle, 2020).

En este sentido, se hace mencin del Sistema Antibloqueo de Ruedas denominado originalmente en alemn como AntiblockierSystem, (ABS) y como indica Segovia (2019) este sistema es uno de los principales sistemas de seguridad activa, que permite reducir la distancia en el frenado y devolverle la direccin al conductor cuando se hace una frenada inesperadas que genera que las ruedas se bloqueen.

El sistema de frenos ABS, regula el frenado que hace el vehculo para poder desacelerar de manera controlada sin tener que llegar al bloqueo de las ruedas, y as lograr una mayor estabilidad y control del vehculo, de igual manera se menciona que existen diferentes tipos de sistemas ABS que van desde los ABS hidrulicos hasta los controlados de forma electrnica ajustando la presin de las pastillas de los frenos a un grado que no permita que las ruedas se bloqueen y el conductor no corra el riesgo de perder el control del vehculo (Solbes, 2019).

En el mismo orden de ideas, si los vehculos no poseen este sistema ABS o funciona de forma incorrecta, puede que ocurra que, al frenar las ruedas se bloqueen completamente, haciendo que resbalen o patinen en la carretera pudiendo generar daos significativos al vehculo como, por ejemplo: prdida de la capacidad de direccin, la distancia del frenado se prolonga, los neumticos se desgastan ms, entre otros (Wiseman, 2021). Por ello, es necesario que los vehculos cuenten con adecuados elementos y componentes que permitan un funcionamiento ptimo en el sistema de frenado, y con mayor inters en esta investigacin se hace referencia a los fluidos que intervienen en el proceso para un adecuado frenado.

Con base en esto se tiene como objetivo analizar la influencia existente en la viscosidad de los fluidos en el sistema de frenado antibloqueo (ABS), a travs de una metodologa con diseo bibliogrfico apoyada en una investigacin documental.

 

Metodologa

Para Muoz (2015), el diseo de una investigacin es la estrategia general de trabajo establecida por el investigador cuando ya tiene definido el problema y el objetivo de la investigacin para aclarar con mayor facilidad los procesos de la misma. En este sentido, el diseo de esta investigacin es de tipo documental desarrollando la investigacin utilizando fuentes secundarias (Muoz C. , 2015). Lo que permiti analizar y sintetizar la informacin til para el desarrollo de la investigacin.

Tambin, se consideraron fuentes secundarias tales como, informes y artculos de revistas especializadas, de igual manera, la investigacin se bas en una revisin bibliogrfica, documental y crtica del material seleccionado.

 

Resultados y discusin

Sistema de frenos antibloqueo

El sistema ABS es regulado a travs de un sistema electrnico, conformado por microprocesadores que de forma simultnea actan gracias a la informacin que envan los sensores ubicados en las ruedas, esto permite que las vlvulas regulen el frenado adaptndose al tipo de terreno en que se desplace el vehculo (Guanuche-Larco et al., 2022)

Su estructura puede visualizarse a continuacin en la Figura 1:

 

Fuente: (Shulca, 2017)

Figura 1: Estructura del sistema de frenos antibloqueo

 

Ley de Pascal y el funcionamiento de los frenos

Blaise Pascal, fue un fsico y matemtico francs (1623-1662) quien enunci una Ley cuyo principio se basa en que:

El aumento de la presin que se superpone en un rea que tiene un fluido que no se puede comprimir (incompresible), que no se puede prensar y que est en un espacio, o sea, en una cavidad indeformable, se transporta con igual valoracin a cada una de las secciones que tenga el otro receptculo (Sierra, 2019, p.22)

Generalmente los vehculos poseen frenos hidrulicos, y estos utilizan este principio, basado en que al presionar el freno (la palanca) se comprime con potencia ejercida con el pie en el pedal, provocando que esta fuerza se transmita a un pistn provocando que internamente se opriman los fluidos del freno (ver figura 2) envindolo a todas las direcciones y que conjuntamente con el sistema ABS en los vehculos permite un mejor frenado y evita derrapes o patines en el vehculo. (Sierra, 2019)

 

Fuente: (Sierra, 2019)

Figura 2: Aplicacin de hidrulica en el freno

 

Fluidos para los frenos y su funcin principal

El lquido que contiene el sistema de frenos es de gran importancia pues permite realizar de forma segura el frenado, y su funcin principal es transferir la fuerza que ejecuta el conductor en el pedal hasta llegar a los pistones de las ruedas, permitiendo que el frenado sea ptimo y efectivo durante la conduccin del automvil. Asimismo, estos fluidos estn mezclados con otros aditivos que permiten una buena circulacin por el sistema de frenos, evitando la corrosin de las partes metlicas en contacto con ambientes erosivos como otros elementos qumicos, humedad u otros materiales intervinientes (Sierra, 2019).

Uno de los aditivos que poseen estos fluidos es el agua, en mayor o menor proporcin y esta influye directamente en la viscosidad del lquido, influyendo tambin en la velocidad de respuesta en el sistema de frenado debido al nivel de viscosidad que esta posea (Guanuche-Larco et al., 2022). En el estudio realizado por los autores antes mencionados se realiz un anlisis a travs de pruebas de viscosidad cinemtica a diferentes fluidos de frenos para evaluar la eficiencia del frenado, sin embargo las caractersticas de estos fluidos vienen determinados por el fabricante, y segn el Department of Transportation (DOT), el cual es un organismo estadounidense establece ciertos aspectos que regulan una serie de componentes automovilsticos entre estos los fluidos de los frenos clasificandolos de acuerdo a su punto de ebullicin y los nombr DOT seguido de un nmero que determina la categora que posee el mismo (Guanuche-Larco et al., 2022).

En este caso, Guillermo Morales Ltda (2020), menciona que los fluidos denominados DOT 3, DOT 4 y DOT 5.1 son higroscpicos que se refiere a la capacidad que tienen de absorber la humedad existente en la atmsfera, permitiendo que el punto de ebullicin del fluido sea elevado pues no contiene agua y por lo tanto no hierve tan rpido, en este sentido se indica que a mayor numero DOT mayor es su punto de ebullicin y es de mejor calidad.

Por otro lado Guillermo Morales Ltda (2020), menciona que, el fluido DOT 5 es hidrfobo y a base de silicona, esto se refiere a que este fluido repele el agua y no la absorbe de la atmsfera durante su funcionamiento, lo que se traduce a una larga vida til, resistencia a la corrosin del sistema de frenos, pero su desventaja que al ser de silicn no permite la lubricacin de las bombas ABS ni de los fluidos a base de glicol.

Los lquidos de frenos ms utilizados segn menciona Wjcik (2018), es el DOT 3 y DOT 4, y su investigacin se bas en examinar las propiedades reolgicas bsicas de estos lquidos, cuando se menciona reologa se refiere al estudio de las deformaciones de diferentes sustancias que se enfrentan a tensiones extremas y se evala la relacin entre la tensin y la velocidad de corte.

Con base en esto se muestra la Tabla 1 donde se evidencia el grado de severidad del riesgo segn el punto de ebullicin y viscosidad cinemtica a ciertos grados de temperatura de los diferentes fluidos de frenos utilizados segn la normativa SAE J1703, Norma ISO 4925-79 y FNMVSS N116

 

Figura 3: Grado de severidad del riesgo

Parmetro

Estndar

SAE j1703

Normas ISO 4925-79

FNMVSS N 116

 

DOT3

DOT4

DOT5

DOT5.1

 

Temperatura de ebullicin (C)

≥ 205

≥ 205

≥ 205

≥ 230

≥ 260

≥ 260

 

Viscosidad cinemtica a 40 C (mm2/s)

≤ 1800

≤ 1500

≤ 1500

≤ 1800

≤ 900

≤ 900

 

Viscosidad cinemtica a 100 C (mm2/s)

≥ 1,5

Fuente: (Wjcik, 2018)

 

Con base en esta tabla Schroeder et al. (2019) mencionan que los lquidos de frenos DOT son ms econmicos y presentan un punto de ebullicin bajo en comparacin al resto pero una ventaja que poseen es que absorben el agua menos rpido, los DOT4 son ms utilizados en Europa y tienen un valor econmico ms alto que los DOT3 y su punto de ebullicin es ms alto y posee mejores propiedades en cuanto a la viscosidad a baja temperatura. Asimismo mencionan Schroeder et al. (2019) los lquidos de frenos DOT5.1 son de alto rendimientos y estn diseados para lograr cumplir requisitos ms exigentes aunque estos son ms costosos, tienden a absorber agua rpidamente.

A continuacin, se muestra en la Tabla 2 un resumen de las caractersticas ms primordiales de estos tipos de lquidos existentes basados en la investigacin de mercado realizada por Schroeder et al. (2019)

 

Figura 4: Resultados de la encuesta

Caractersticas principales de los lquidos de frenos

DOT3

DOT4

DOT5.1

ISO 4925 CLASE 6 (ISO 6)

Son utilizados con mayor frecuencia en EE.UU y cumplen con el Estndar Federal de Seguridad de Vehculos Motorizados (FMVSS) 116 del Departamento de Transporte (DOT), son de bajo costo y su punto de ebullicin es ms bajo que otros lquidos, pero absorben el agua con menor rapidez.

Son ms utilizados en Europa y cumplen de igual manera con la FMVSS 116 de DOT, son ms costosos que los DOT3 pero su punto de ebullicin es ms alto y sus propiedades de viscosidad son mejores a baja temperatura.

Son lquidos de frenos de alto rendimiento que se han diseado para cumplir con exigencias de los lquidos de frenos FMVSS 116 DOT5, estos son a base de silicona, son ms costosos que los anteriores y su punto de ebullicin es seco es el ms alto de todos.

Estos lquidos son de ms alto rendimiento que los DOT4 y segn varias convenciones de nomenclatura se han denominado Super DOT4 DOT4 Plus y DOT 4 Low Viscosity, estos cumplen con la norma ISO 4925 y se enuncia que poseen el ms alto de ebullicin de un DOT 5.1, as como mejor viscosidad a baja temperatura.

Fuente: (Schroeder et al., 2019)

 

Conclusin

Con base en las investigaciones realizadas de los diversos autores, se concluye que la viscosidad de los fluidos en el sistema de frenado y en el sistema ABS es de gran importancia para evitar posibles accidentes, y as el vehculo reaccione de manera eficiente y segura al momento del frenado, pues la humedad producida por la absorcin de agua del ambiente influye en gran medida en el sistema ABS y en la reaccin de respuesta de frenado.

Por ello es necesario evaluar cual lquido de frenos es el adecuado para cada vehculo, segn sus necesidades, especificaciones y requerimientos, de igual manera se demuestra que el DOT4 es el que posee mayor estabilidad en su composicin y a pesar de ser ms costoso que el DOT3 permite brindar mayor seguridad y eficiencia en el proceso de frenado.

Todos los vehculos de nueva generacin poseen sistema ABS por lo que es importante utilizar productos de calidad y con las caractersticas ms idneas para que el sistema trabaje de mejor manera, y el conductor pueda sentir mayor seguridad al volante ante cualquier situacin que pueda presentar.

 

Referencias

1.      Acosta, I., & Pareja, D. (2019). Construccin de un banco de pruebas para el anlisis del comportamiento al desgaste de los sistemas de frenos de discos automotrices. Trabajo de grado, Universidad Francisco de Paula Santander, Ocaa. Obtenido de http://repositorio.ufpso.edu.co/handle/123456789/2465

2.      Chavarria, A. (2018). Construccin de un simulador del sistema de freno hidrulico ABS. La Paz: Universidad Mayor de San Andrs. Obtenido de http://repositorio.umsa.bo/xmlui/handle/123456789/19068

3.      Guanuche-Larco, D., Reyes-Campaa, G., Crdenas-Garzn, E., & Simbaa-Cevallos, F. (2022). Influencia en la viscosidad de los fluidos en el sistema abs. Polo del Conocimiento, 7(4), 602-629. doi:10.23857/pc.v7i4.3843

4.      Guillermo Morales Ltda. (20 de Septiembre de 2020). Qu es el lquido de frenos y cul es su funcin? Obtenido de https://www.guillermomorales.cl/que-es-liquido-frenos-funcion/

5.      Limaico-Angamarca, S., Yaselga, E., & Santos-Correa, L. (2022). Factores que influyen en el desgaste de las pastillas de frenos de los automviles. Dominio de las Ciencias, 8(3), 2130-2150. doi:http://dx.doi.org/10.23857/dc.v8i3

6.      Muoz, C. (2015). Metodologa de la investigacin. Mxico: Oxford University Press Mxico S.a.

7.      Muoz, C., & Calle, C. (2020). Anlisis del comportamiento trmico de las pastillas de freno cermicas, semimetlicas y organicas en funcin de la distancia de frenado bajo la normativa ECE-13H. Escuela Superior Politcnica de Chimborazo. Obtenido de http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/15296

8.      Schroeder, Z., Pruski, K., Sebastian, T., Muzzell, P., & Dusenbury, J. (2019). Brake fluid standarization for Anti-Lock Braking Systems (BFABS) Benchtop testing report. Warren, Michigan: U.S Army. Obtenido de https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1091780.pdf

9.      Segovia, F. (2019). Modelado y control del sistema antibloqueo de frenos de un automvil. Sevilla: Universidad de Sevilla. Obtenido de https://hdl.handle.net/11441/88473

10.  Shulca, J. (2017). Las tics en el aprendizaje del sistema de frenos en el segundo ao de bachillerato del Colegio Nacional Rumiahui. Quito: Universidad Central del Ecuador. Obtenido de http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/13707

11.  Sierra, J. (2019). Sistema de frenos asistidos. Universidad Nacional de Educacin . Obtenido de http://hdl.handle.net/20.500.14039/5655

12.  Solbes, P. (2019). Modelado y control de sistemas de frenado ABS con CarSim. Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar. Obtenido de http://calderon.cud.uvigo.es/handle/123456789/392

13.  Wiseman, Y. (2021). Revisiting the Anti-lock Braking System. Technical Report, 1-15. Obtenido de https://u.cs.biu.ac.il/~wisemay/brakem1.pdf

14.  Wjcik, M. (2018). Rheological properties of new and used brake fluids. Acta Mecnica Slovaca, 22(4), 50-54. Obtenido de https://www.actamechanica.sk/pdfs/ams/2018/04/07.pdf

 

 

 

 

 

 

 

 

2022 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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