|
||||
Introducción Los vehículos de autotransporte son un medio bastamente usado alrededor del mundo que satisface ya no sólo las necesidades de traslado de mercancías y personas, sino, en algunos casos, son usados también como medios de entretenimiento. En sus inicios a finales del siglo XIX, los vehículos eran simples y con capacidades muy limitadas; contaban básicamente con el tren motriz, el sistema de mando para guiarlo y el espacio para apenas uno o dos ocupantes. Sin embargo, han ido evolucionando a lo largo del tiempo, tanto en la parte mecánica como en la inclusión de sistemas para brindar mayor comodidad y seguridad a los ocupantes. A la par de la evolución de los vehículos, también se ha enfrentado la necesidad de desarrollar la infraestructura por la cual circulan, priorizando leyes y reglamentos que rijan su uso de una manera conveniente y segura. A pesar de la ocurrencia de accidentes viales desde la época misma de nacimiento de los vehículos, por muchos años el mayor desarrollo en cuanto a seguridad de los ocupantes fue la implementación del cinturón de seguridad. Su función esencial es el anclaje del pasajero a su asiento, reteniéndole en cambios bruscos de desaceleración para evitar que abandone el habitáculo del vehículo o que se impacte el cuerpo con la estructura u otros elementos frontales. En las últimas décadas, gracias a la concientización de gobiernos y fabricantes, así como el gran desarrollo de la electrónica, se han podido desarrollar más y mejores sistemas de seguridad. Debido a su accionamiento, los sistemas se han clasificado en dos tipos: sistemas de seguridad pasiva, que se activan una vez que el vehiculo ha sufrido algún percance, y sistemas de seguridad activa, cuya función es evitar la ocurrencia de un accidente. Como ejemplo de los primeros se cita el cinturón de seguridad, las bolsas de aire y las barras anti-vuelco, mientras que de los segundos sobresalen los sistemas antibloqueo de los frenos ABS, de asistencia electrónica de frenado EBD y de control de tracción, entre otros. En los últimos años se ha generalizado en vehículos de alto desempeño el uso de sistemas de control electrónicos de estabilidad, comúnmente identificados como sistemas ESC (Electronic Stability Control). El uso de estos sistemas ha demostrado ser de gran ayuda para evitar accidentes y, con ello, salvar vidas humanas. Por esta importante razón, algunos países han optado por hacer obligatoria su inclusión como equipo de serie en los vehículos que se comercialicen en sus territorios, dando cierto margen de tiempo a los fabricantes para su implementación. Desafortunadamente, éste no es aún el caso de México, por lo que sólo algunos modelos de vehículos comercializados en territorio nacional, generalmente automóviles de lujo, lo ofrecen como equipo de serie, mientras que en algunos otros modelos se ofrece como equipamiento opcional, ofertado con un costo extra. Dada la importancia de tener un mayor conocimiento de los sistemas de los vehículos que repercuten en la seguridad de sus usuarios, en este artículo se presentan algunos aspectos relevantes del sistema de control de estabilidad electrónico. De manera breve se describe la base de su funcionamiento, su historia y los principales beneficios de su implementación, con la finalidad de generar una mayor conciencia sobre sus capacidades y el papel en el desempeño de los vehículos que conlleven a un entorno más seguro. Generalidades del sistema ESC Básicamente, el control electrónico de estabilidad es un sistema de seguridad que opera activamente con acciones de frenado, monitoreando el movimiento y desempeño en las ruedas para evitar, en lo posible, la pérdida de control direccional. Su acción repercute sobre el frenado en una o más de las ruedas al detectar situaciones de riesgo para evitar sobrevirajes y subvirajes, es decir, al negociar los cambios de dirección en el seguimiento de una trayectoria. Como un integrador, el sistema de control de estabilidad centraliza las funciones de los sistemas ABS, EBD y de control de tracción e, incluso, en la sofisticación y equipamiento de algunos vehículos, el ESC puede reducir la potencia del motor hasta que el control se recupera. Es importante mencionar que este sistema no mejora el desempeño dinámico del vehiculo, sino que ayuda a minimizar la pérdida de control. Según estudios realizados por el IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) y la NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration), una tercera parte de los accidentes fatales podrían haberse evitado con el uso de esta tecnología [1, 2]. Para ilustrar el efecto del ESC, la Figura 1 muestra una representación esquemática de una maniobra de rebase al transitar en curva, ejecutada con un vehiculo equipado con ESC y otro sin ESC. El esquema remarca que mientras el vehiculo con ESC logra realizar la maniobra de forma adecuada, el otro sufre una pérdida de control, lo que ocasiona que salga del camino.
Figura 1. Maniobra critica con un vehículo equipado con y sin ESC. Al acercarse a un obstáculo que deba ser esquivado, la maniobra inmediata es girar el volante para cambiar la trayectoria del vehículo y evitar la colisión, como se muestra en la etapa 1 en la figura. La acción siguiente es girar el volante en la dirección contraria (izquierda) con la intención de recuperar la trayectoria sobre el camino, que correspondería a la etapa 2 en el esquema. Esta acción genera la tendencia al giro del vehículo, en el que sin ESC (vehículo en color claro) tiene gran riesgo de perder el control direccional y salir de la trayectoria del camino, mientras que con ESC (vehículo oscuro) el sistema frena en la proporción adecuada una o ambas ruedas traseras para forzar a que el vehículo recupere y mantenga la trayectoria de evasión sobre el camino sin perder el control de la dirección, etapa 3. El vehículo con ESC puede entonces continuar en la trayectoria sobre el camino, etapa 4. El esquema muestra, como consecuencia de la pérdida de control direccional, un aparente deslizamiento. Esta situación puede agudizarse si al salir del camino se enfrenta con algún obstáculo o un cambio en el nivel superficial, lo que podría originar una volcadura o colisionar con vehículos en sentido contrario. Historia En 1987, los primeros innovadores del ESC, Mercedes Benz y BMW, introducen su primer sistema de control de tracción. El control trabaja aplicando individualmente los frenos y el par de giro en cada rueda para mantener la tracción mientras se acelera pero, a diferencia del ESC, no estaba diseñado para asistir en la manejabilidad, [3]. En 1990 Mitsubishi desarrolló un sistema al que nombró Control Activo de Patinaje y Tracción (ASTC). El sistema fue desarrollado para ayudar al conductor a mantener la trayectoria deseada en curvas utilizando una computadora dentro del vehículo que monitoreaba sensores de sus diversos parámetros operacionales. Su característica principal era que cuando se usaba demasiada potencia mientras se circulaba en una curva, la entrega del motor y los frenos se regulaban automáticamente para asegurar la trayectoria adecuada. BMW trabajó con Robert Bosch GmbH y Continental Automotive Systems para desarrollar un sistema que redujera el par para prevenir la pérdida de control direccional, el cual aplicó en todos sus modelos de 1992. De 1987 a 1992, Mercedes Benz, en conjunto con Robert Bosch GMBH, desarrollaron un sistema llamado Programa Electrónico de Estabilidad (ESP por sus siglas en alemán), [3]. El grupo GM trabajó con Delphi Corporation y en 1997 introdujo su versión de ESC llamado "StabiliTrak" en algunos modelos selectos de Cadillac. El StabiliTrak se incluyó como equipo de serie en toda la gama de SUV´s y vans vendidas en Estados Unidos y Canadá para el 2007. Mientras el nombre de StabiliTrak es usado por GM para el mercado de los Estados Unidos, el término Control Electrónico de Estabilidad es usado en las demás marcas de GM como Opel, Saab, etc. La versión de Ford del ESC llamado como AdvanceTrac fue introducido en el año 2000. Posteriormente Ford introdujo el Control de Estabilidad de Volcadura en el AdvanceTrac el cual fue primeramente utilizado en el Volvo XC90 de 2003, [3]. De acuerdo a los fabricantes y sus respectivos desarrollos, son diversas las designaciones del sistema electrónico de control de estabilidad. No obstante, su funcionamiento y componentes son similares, así como el propósito de su implementación. Debido a su mostrada efectividad, los gobiernos de algunos países han enfatizado e, incluso, condicionado el uso de sistemas de este tipo como equipamiento de serie de los vehículos que se comercialicen en su jurisdicción. Funcionamiento Durante la conducción normal, el ESC trabaja en segundo plano monitoreando constantemente la conducción y dirección del vehículo. Compara la dirección deseada por el conductor (determinada mediante la medición del ángulo del volante) con la dirección real del vehiculo (determinada mediante la medición de la aceleración lateral, la rotación del vehículo y la velocidad individual de cada rueda). El ESC interviene solo cuando detecta pérdida del control direccional; por ejemplo, cuando el vehículo no sigue la trayectoria que el conductor le marca en el volante, [4]. Esto puede ocurrir cuando se produce patinaje durante virajes de emergencia, al circular por caminos resbaladizos o en el aqua-planeo. El ESC estima la dirección de patinaje y aplica los frenos sobre ruedas individuales asimétricamente para generar un par de giro con respecto al eje vertical del vehículo y opuesto al patinaje, regresándolo de esta manera a la trayectoria deseada por el conductor. Adicionalmente, el sistema puede reducir la potencia del motor u operar la transmisión para reducir la velocidad de avance. El ESC puede trabajar sobre cualquier superficie, desde pavimento seco hasta lagos congelados, incluidos vehículos pesados, [5, 6]. Dentro de los límites de la realidad física, reacciona y corrige el patinaje más rápido y con mayor efectividad que los conductores humanos comunes, en ocasiones aún antes de que el conductor perciba cualquier inminente pérdida de control [7]. Componentes El ESC está compuesto por diversos sensores y dispositivos que se controlan mediante una unidad de control. Entre los más comunes se tienen los siguientes [3]: Sensor del ángulo de dirección. Es el encargado de medir el giro del volante de dirección, monitoreando así la dirección deseada del conductor. Sensor de la razón del coleo. Mide la velocidad de rotación del vehículo con respecto a su eje vertical. Los datos registrados con este sensor son comparados con los del sensor del ángulo de dirección para determinar alguna acción correctiva. Sensor de la aceleración lateral. Colocado muy cerca del centro de gravedad del vehículo, mide la aceleración lateral generada por los cambios de dirección. Sensor de velocidad de las ruedas. Miden la velocidad de rotación de cada rueda, detectando las diferencias que puedan conducir al deslizamiento o en el seguimiento de trayectorias curvas. Modulador hidráulico. Se asegura que cada rueda reciba la correcta fuerza de frenado. En los sistemas de antibloqueo de frenos ABS se utiliza un modulador similar sólo para reducir la presión durante el frenado, mientras que en ciertas situaciones, el ESC necesita además incrementarla. Unidad de control electrónico (ECU). Es el cerebro del sistema, al que converge la información monitoreada por cada sensor y enviar la instrucción para realizar los ajustes necesarios. El mismo ECU es utilizado también para controlar independientemente los diversos sistemas a la vez (ABS, sistema de control de tracción, etc.). La mayoría de los sistemas de ESC tienen un interruptor que le permite al conductor apagarlo manualmente en casos que así se consideren. Esto podría ser deseable bajo ciertas condiciones de atascamiento de las ruedas en el camino, como caso de lodo, nieve, arena o tierra suelta. Sin embargo, de manera preestablecida, el sistema se enciende automáticamente cuando el vehiculo se enciende. En la Figura 2 se muestra esquemáticamente un vehiculo con la ubicación de los componentes comunes del control de estabilidad electrónico.
Figura 2. Ubicación de los principales componentes del ESC Efectividad Numerosos estudios en todo el mundo confirman que el ESC es altamente eficaz en ayudar al conductor a mantener el control del vehículo, así como en salvar vidas y reducir la severidad de los choques, [8]. A finales del 2004 la NHTSA de los ESTADOS UNIDOS determinó que el ESC reduce los choques en 35%. Adicionalmente, los vehículos utilitarios (SUVs) con el control de estabilidad tuvieron 67% menos accidentes que los que no contaron con él. De igual forma, la IIHS realizó su propio estudio en Junio de 2006, mostrando que más de 10000 accidentes fatales pudieran evitarse anualmente si todos los vehículos fueran equipados con el ESC, [9]. En junio de 2004 se logró que todos los vehículos fabricados en la Unión Europea contaran con el sistema ABS como equipo de serie, a más de 20 años de su invención. Optimistamente, se espera que para implementar completamente el ESC en todos los vehículos que se fabriquen, lleve tan sólo 10 años, [10]. Futuro El Mercado del ESC esta creciendo rápidamente, especialmente en países europeos como Suecia, Dinamarca y Alemania. Por ejemplo, en 2003 en Suecia el porcentaje de carros nuevos vendidos con ESC fue del 15%. En septiembre de 2004 la administración de la seguridad en carreteras sueca emitió una recomendación acerca del uso del ESC; 16 meses después, el porcentaje creció al 58%, alcanzando el 96% para el 2008. Así como el ESC, que trabaja en el plano horizontal, se apoya en el sistema antibloqueo de frenos, ahora el ESC es la base para el desarrollo de nuevos sistemas, tal como el de control de estabilidad de volcadura (RSC), que trabaja en el plano vertical, [11, 12]. Otros adelantos en el ESC se enfocan en aprovechar su capacidad de procesamiento de datos para así interconectar los sistemas de seguridad activa y pasiva frente a otras causas de accidentes. Por ejemplo, los sensores pueden detectar cuando un vehículo está circulando muy cerca de otro y frenarlo, enderezar respaldos de los asientos y apretar los cinturones de seguridad, para evitar y/o prepararse para un choque. Reglamentación La historia de la aplicación del sistema de control electrónico de estabilidad en diferentes vehículos, ha mostrado su efectividad como un medio para reducir el número de accidentes y su severidad. Esto ha promovido que en algunos países se haya gestionado a nivel gubernamental la divulgación de las ventajas del uso de este sistema, que despierte la conciencia del manejo. Se han utilizado campañas públicas con el fin de promover el empleo del ESC, como es el caso de Suecia, [13]. Otros países han optado por implementar o proponer leyes y reglamentos para su uso obligatorio. La provincia canadiense de Québec fue la primera jurisdicción en implementar una ley que hizo obligatorio el uso del ESC para los transportistas de materiales peligrosos en 2005, [13]. Posteriormente se legisló una ley que obliga a todos los vehículos de pasajeros a contar con el ESC para el 1 de septiembre de 2011 en todo Canadá. En ese sentido, también los Estados Unidos establecieron la implementación del sistema de forma gradual para todos los vehículos de pasajeros de menos de 10000 lb (4,5 ton) con el 55% para modelos 2009, 75% para modelos 2010, 95% para modelos 2011 y 100% para 2012, [14]. El 23 de junio de 2009, el gobierno de Australia anunció la obligatoriedad del uso de ESC para todos los vehículos de pasajeros nuevos vendidos en ese país a partir del 1 de noviembre de 2011, y para todos los vehículos nuevos a partir de noviembre de 2013, [15]. De igual forma, el Parlamento Europeo presentó la propuesta de obligar el uso del ESC en todos los vehículos nuevos de pasajeros y comerciales vendidos en la Unión Europea a partir del 2012, [16]. Para tomar en cuenta Todos los constructores de ESC hacen énfasis que el sistema no mejora el desempeño ni remplaza las prácticas de conducción segura. Más bien, el ESC es una tecnología que asiste al conductor para recobrar el control en situaciones peligrosas. El ESC trabaja dentro de los límites de la manejabilidad del vehículo y la tracción disponible entre las llantas y el camino, por lo que maniobras imprudentes pueden exceder estos límites, dando como resultado la pérdida de control con la severidad de un accidente. México aún no tiene políticas definidas sobre el uso obligatorio de sistemas como el ESC. Aunque es clara la importancia de realizar acciones que incrementen la seguridad vial, no se han emitido aún leyes o reglamentos que obliguen a la utilización de este tipo de equipamiento. Regionalmente, se sabe de algunos esfuerzos para generar una mayor conciencia en los conductores, de manera que utilicen los mecanismos con los que ya cuenta el vehículo, como es el caso del cinturón de seguridad. No obstante, se requieren esfuerzos todavía mayores para implementar otros equipos orientados a salvaguardar la vida de los usuarios de vehículos, promoviendo, además, el carácter obligatorio de su inclusión como equipos de serie en las unidades comercializadas en México. Referencias 1. "Electronic Stability Control Could Prevent Nearly One-Third Of All Fatal Crashes And Reduce Rollover Risk By As Much As 80%; Effect Is Found On Single- And Multiple-Vehicle Crashes," IIHS News release, 2006. 2 Jennifer N. Dang, "Preliminary Results Analyzing The Effectiveness Of Electronic Stability Control(Esc) Systems," DOT HS 809 790, 2004 3 Electronic stability control. Webpage http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_stability_control, consultada en enero de 2011. 4 Q&As: Electronic stability control. Webpage http://www.iihs.org/research/qanda/esc.html, consultada en enero 2011. 5 Truck ESP System. Video disponible en http://www.youtube.com/watch?v=AHvoPJrXIMU, consultado en enero 2011. 6 “How Effective is Stability Control”. Video disponible en http://www.youtube.com/watch?v=K3m24bjkfg0, consultada en enero 2011. 7 Toyota glossary: Vehicle Stability Control (VSC), en webpage http://www.toyota.com/help/glossary.html#v, consultada en enero de 2011. 8 Ferguson, Susan A. The Effectiveness of Electronic Stability Control in Reducing Real-World Crashes: A Literature Review. Traffic Injury Prevention, Volume 8, Issue 4, 2007, Pages 329 – 338. 9 “Electronic stability control could prevent nearly one-third of all fatal crashes and reduce rollover risk by as much as 80%; effect is found on single- and multiple-vehicle crashes”. IIHS New Releases. June13 2006. 10. FITSA. El control electrónico de estabilidad y el sistema de ayuda a la frenada: Descripción y evidencias científicas de su eficacia. Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del Automóvil. 2007. España. 11 Jianbo Lu, Dave Messih, and Albert Salib, "Roll Rate Based Stability Control - The Roll Stability Control System," Proceedings of the 20th Enhanced Safety of Vehicles Conference, 2007. 12 Jianbo Lu, Dave Messih, Albert Salib, and Dave Harmison, "An Enhancement to an Electronic Stability Control System to Include a Rollover Control Function," SAE Transactions, Vol. 116, pp. 303–313, 2007. 13 Anders Lie, Claes Tingvall, Maria Krafft, and Anders Kullgren, "The Effectiveness of ESC (Electronic Stability Control) in Reducing Real Life Crashes and Injuries," Proceedings of the 19th Enhanced Safety of Vehicles Conference, 2005. 14 Electronic Stability Control (ESC) | National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) | U.S. Department of Transportation. http://www.nhtsa.gov/ 15 Twomey, David. Govt makes ESC manadatory from 2011. June 23rd, 2009. Australia. Nota disponible en http://www.caradvice.com.au/33443/govt-makes-esc-manadatory-from-2011/, consultada en enero de 2011. 16 Carscoop. EU: Electronic Stability Control to be Standard on all Vehicles from 2014. Nota publicada en http://carscoop.blogspot.com/2008/05/eu-electronic-stability-control-to-be.html, consultada en enero de 2011. BLAKE Carlos FLORES Oscar FABELA Manuel |
