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Introducción. La seguridad vehicular en vehículos pesados depende en gran medida del desempeño del sistema de frenado, particularmente en maniobras de emergencia donde la capacidad de detener el vehículo en condiciones controladas resulta crítica para la prevención de accidentes. En este contexto, los procedimientos de evaluación se han enfocado en la medición de variables a escala visible como la distancia de frenado, la desaceleración longitudinal y, en algunos casos, la presión del sistema neumático (Comité Consultivo Nacional de Normalización de Transporte Terrestre, 2017). No obstante, estos enfoques presentan una limitación fundamental: no consideran de manera explícita la acción del conductor como parte del sistema de control. La fuerza aplicada sobre el pedal de freno constituye la entrada primaria del sistema, a partir de la cual se desencadena toda la cadena de transformación de energía que culmina en la desaceleración del vehículo. La omisión de esta variable limita la capacidad de interpretar adecuadamente los resultados de pruebas de frenado, particularmente en escenarios donde intervienen múltiples conductores o condiciones operativas variables. En este sentido, la incorporación de mediciones directas de la fuerza de frenado representa una oportunidad para mejorar la trazabilidad, reproducibilidad y profundidad del análisis en estudios de seguridad vehicular. El presente trabajo propone la medición directa de la fuerza aplicada al pedal de freno como una variable complementaria crítica, con potencial aplicación en protocolos de evaluación en vehículos pesados y en el desarrollo futuro de criterios normativos con enfoque en la seguridad vial. Marco técnico y contexto normativo La evaluación de sistemas de frenado en vehículos pesados se encuentra regulada mediante diversos estándares y lineamientos técnicos, los cuales establecen criterios de desempeño basados en variables medibles como la distancia de frenado, la estabilidad y la capacidad de desaceleración (Secretaría de Comunicaciones y Transportes, 2017). Estos enfoques han demostrado ser efectivos para verificar el cumplimiento de requisitos mínimos de seguridad; sin embargo, presentan una limitación importante al no considerar variables asociadas al comportamiento del conductor durante la ejecución de la maniobra. Desde una perspectiva de seguridad vial, la interacción humano-máquina es un componente fundamental, especialmente en maniobras críticas como el frenado de emergencia. Estudios previos han señalado que la variabilidad en la aplicación de controles por parte del conductor puede influir significativamente en el desempeño del vehículo (Green, 2000). A pesar de ello, los protocolos de prueba actuales no incluyen métricas directas que permitan cuantificar dicha interacción, lo que representa un área de oportunidad para fortalecer los procesos de evaluación técnica. En este contexto, la incorporación de nuevas variables medibles, como la fuerza aplicada al pedal de freno, podría contribuir a mejorar la robustez de los procedimientos de prueba y sentar las bases para su eventual consideración en marcos normativos. En la Figura 1 se puede observar un esquema del sistema de frenado.
Figura 1. Esquema de sistema de frenado neumático Fuente: https://hifi-filter.com/es/como-funciona-un-secador-de-aire-en-un-freno-neumatico/
Limitaciones de los métodos tradicionales de evaluación Las metodologías convencionales de evaluación del frenado se centran en variables de salida del sistema, tales como: · Desaceleración longitudinal · Distancia de frenado · Presión en el sistema neumático Si bien estas variables permiten evaluar el desempeño global del sistema, no proporcionan información sobre la forma en que el conductor interactúa con el vehículo. Esto implica que dos eventos de frenado con resultados similares pueden haber sido generados mediante estrategias de aplicación de fuerza completamente distintas. Esta falta de trazabilidad limita la capacidad de: · Identificar variaciones en el comportamiento del conductor · Evaluar la influencia de factores como fatiga o entrenamiento · Reproducir condiciones de prueba de manera consistente Propuesta metodológica: medición de la fuerza en el pedal de freno Con el objetivo de abordar las limitaciones identificadas, se propone la medición directa de la fuerza aplicada al pedal de freno como variable complementaria en estudios de frenado. La medición de fuerza se realizó mediante extensometría eléctrica, técnica ampliamente utilizada para la instrumentación de elementos mecánicos debido a su alta sensibilidad y precisión (Hannah & Reed, 1992). El dispositivo desarrollado consiste en un elemento estructural instrumentado con galgas extensométricas configuradas en un puente de Wheatstone, lo que permite convertir la deformación mecánica en una señal eléctrica proporcional a la fuerza aplicada. El sensor desarrollado se basa en una viga tipo cantiléver instrumentada en configuración de puente completo de Wheatstone, lo que permite maximizar la sensibilidad y compensar efectos térmicos. El diseño fue concebido para operar dentro del régimen elástico del material, garantizando la repetibilidad de las mediciones y evitando deformaciones permanentes. En la Figura 2 se ilustra el principio de funcionamiento del sensor de fuerza basado en deformación.
Figura 2. Ensamble de sensor medidor de fuerza
Desarrollo experimental El dispositivo fue diseñado para operar en un rango de 0 a 100 kg, utilizando aluminio 6061-T6 como material estructural, seleccionado por su adecuada relación resistencia-peso y comportamiento a fatiga. La señal del sensor fue adquirida mediante un módulo HX711, el cual permite la amplificación y digitalización de señales provenientes de puentes de Wheatstone (Unit Electronic, 2024), y procesada mediante un microcontrolador ESP32 para su registro y almacenamiento (Unit Electronic, 2025). En la Figura 3 se pueden observar los componentes electrónicos mencionados.
Figura 3. Módulo HX711 para puente de Wheatstone (izquierda) y tarjeta de desarrollo ESP32 LOlin32 Lite (derecha) La calibración del sensor se realizó mediante la aplicación de cargas conocidas, obteniéndose una relación lineal entre la señal medida y la fuerza aplicada, lo que permitió establecer una ecuación de calibración para corregir errores sistemáticos. En la Figura 4 se muestra el proceso de calibración del sensor.
Figura 4. Calibración del sensor con masas de 10 kg
Posteriormente, el dispositivo fue instalado en un tractocamión de prueba, permitiendo registrar la fuerza aplicada por el conductor durante maniobras reales de frenado. En la Figura 5 se puede apreciar el vehículo de pruebas y el sensor instalado en el pedal.
Figura 5. Vehículo de prueba y sensor instalado en el pedal de freno
Resultados e interpretación Los resultados experimentales evidenciaron que la fuerza aplicada al pedal de freno presenta un comportamiento dinámico, incrementándose de manera progresiva durante la maniobra de frenado. Asimismo, se observó que eventos de frenado con reducciones de velocidad similares pueden estar asociados a perfiles de fuerza distintos, lo que confirma la hipótesis de que las variables tradicionales no capturan completamente la interacción conductor–vehículo. En la Figura 6 se presenta un ejemplo representativo de los datos obtenidos, donde se observa la evolución temporal de la fuerza de frenado en conjunto con la reducción de la velocidad del vehículo.
Figura 6. Resultados de las pruebas experimentales
Los resultados muestran que la fuerza aplicada por el conductor no es instantánea, sino que presenta un cambio progresivo, reflejando procesos de modulación y respuesta del sistema. Adicionalmente, se observa que la reducción de la velocidad del vehículo ocurre en correspondencia con el incremento de la fuerza aplicada, evidenciando la relación directa entre ambas variables. Implicaciones para la seguridad vial y evaluación técnica La incorporación de la fuerza de frenado como variable de medición tiene implicaciones directas en la seguridad vehicular, ya que permite: · Caracterizar la respuesta del conductor en situaciones de emergencia · Identificar patrones de comportamiento asociados a riesgo · Mejorar la interpretación de resultados en pruebas de frenado Desde el punto de vista técnico, esta variable contribuye a: · Incrementar la trazabilidad de las pruebas · Reducir la incertidumbre en la interpretación de resultados · Mejorar la reproducibilidad de condiciones experimentales En el ámbito institucional, su integración en protocolos de prueba podría fortalecer los procesos de evaluación realizados por organismos especializados, contribuyendo al desarrollo de criterios más robustos orientados a la seguridad vial. Discusión sobre su potencial integración en normativa Si bien actualmente la fuerza aplicada al pedal de freno no forma parte de los parámetros considerados en los marcos normativos, los resultados obtenidos en este estudio sugieren que su inclusión como variable complementaria podría aportar beneficios significativos. En particular, su uso permitiría: · Establecer condiciones iniciales más controladas en pruebas de frenado · Reducir la variabilidad asociada al factor humano · Mejorar la comparabilidad entre ensayos En este sentido, la medición de esta variable puede considerarse como un elemento con potencial para su futura integración en lineamientos técnicos o protocolos de evaluación, contribuyendo a la evolución de los estándares de seguridad vehicular. Conclusiones La medición directa de la fuerza aplicada al pedal de freno representa una herramienta valiosa para complementar la evaluación de sistemas de frenado en vehículos pesados. Los resultados obtenidos demuestran que esta variable permite identificar diferencias en la interacción conductor–vehículo que no son evidentes mediante los métodos tradicionales. Su incorporación en estudios de frenado contribuye a mejorar la trazabilidad, reproducibilidad y objetividad de las pruebas, fortaleciendo el análisis del desempeño del sistema desde una perspectiva de seguridad vial. Finalmente, se destaca su potencial como variable complementaria en futuras revisiones de normas, con un enfoque hacia una evaluación más integral de los sistemas de frenado en vehículos pesados. Referencias Comité Consultivo Nacional de Normalización de Transporte Terrestre. (2017). NOM-012-SCT-2-2017. Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Secretaría de Comunicaciones y Transportes. (2017). NOM-012-SCT-2-2017. Green, M. (2000). “How long does it take to stop?” Methodological analysis of driver perception-brake times. Transportation Human Factors, 2(3), 195–216. Hannah, R. L., & Reed, S. E. (1992). Strain gage user’s handbook. Elsevier Applied Science. Unit Electronics. (2024). HX711 módulos AD para celdas de carga. https://uelectronics.com/producto/hx711-modulos-ad-para-celdas-de-carga/ Unit Electronics. (2025). ESP32 Lolin32 Lite CH340 con carga de batería. https://uelectronics.com/producto/esp32-con-carga-de-bateria-ch340-tarjeta-desarrollo-esp32-lolin32-lite/ HERNÁNDEZ José Ricardo CRUZ Mauricio
Eliseo HERNÁNDEZ Marco Antonio
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