Error de aproximación en modelos de frenado vehicular con pendientes y fricción variable

Resumen

El objetivo de esta investigación fue evaluar las discrepancias entre un modelo simplificado de frenado vehicular con fricción constante y otro con fricción dependiente de la velocidad, así como determinar la sensibilidad de las distancias estimadas a diferentes hipótesis de fricción en un intervalo sin datos tabulados. Se desarrolló un estudio cuantitativo de simulación determinista con 48 escenarios, obtenidos al combinar cuatro condiciones de adherencia neumático–pavimento, tres velocidades iniciales y cuatro pendientes longitudinales. Los coeficientes de fricción se obtuvieron de fuentes documentales secundarias y se interpolaron entre 50 y 90 kilómetros por hora. Para velocidades inferiores a 50 kilómetros por hora se compararon tres continuaciones matemáticas: constante, lineal acotada y exponencial. Las distancias de frenado se calcularon mediante una expresión analítica y mediante integración numérica de un modelo dinámico, cuya consistencia se comprobó con una cuadratura independiente. La máxima discrepancia relativa entre modelos alcanzó el 139,76 % en un escenario de baja adherencia, mientras que la sensibilidad máxima a las hipótesis de continuación fue del 23,09 %. Los resultados evidencian que las simplificaciones de la fricción y su extensión fuera del intervalo documentado pueden afectar sustancialmente las distancias calculadas, pese a la elevada concordancia entre procedimientos numéricos. Se concluye que estas diferencias describen la sensibilidad de los modelos matemáticos y no errores de predicción validados experimentalmente; su aplicación a vehículos reales requiere parámetros calibrados y contrastación instrumental.