Telemetría: ¿cómo funcionan los sensores de un coche de carreras?
Sun Tzu nos enseñaba en El arte de la guerra que “las batallas se ganan antes de librarse”. Y en eso consiste la adquisición de datos. En recabar y analizar información para contar con una ventaja decisiva cuando llegue el momento de la carrera. En esta primera entrega nos ocupamos de qué datos son relevantes… y en cómo recopilarlos.
De eso se encargan los sensores, que son los encargados de medir las distintas magnitudes, y enviarlas al registrador de datos o data logger. Las magnitudes -y los propios sensores- son muy básicos: presión, temperatura, desplazamiento…
La clave es elegir los adecuados para sacarles partido, porque aunque aunque no lo creas, la telemetría no consiste en grabar megas y megas de datos. El arte reside en saber qué medir y cómo utilizar esa información.
Sensor de temperatura: mediante termopares e infrarrojos
Los termopares generan una salida analógica –de tensión–. Miden las temperaturas de todos los líquidos del motor, el cambio y los frenos. También pueden emplearse para medir las temperaturas de componentes como la superficie de los discos de freno o las pastillas. Los sistemas infrarrojos pueden medir la distribución de temperatura en la superficie de los neumáticos.
Sensor de presión: con sensores piezoeléctricos o de membrana
Los piezoeléctricos permiten medir presiones elevadas, como las del combustible o el circuito hidráulico de frenos. Los de membrana sirven para determinar presiones bajas, como las del colector de admisión o la de presión de soplado de los turbos. También pueden montarse sensores de presión de neumáticos en las llantas.
Sensores de desplazamiento: lineal y angular
Miden el movimiento en milímetros y grados. Se montan sobre elementos como los amortiguadores. Conociendo la rigidez de los muelles, permiten, por ejemplo, calcular la carga que actúa sobre las suspensiones.
De velocidad de giro: con sensores efecto Hall
Es la clase de sensores que emplean los sistemas ABS para medir el giro de los neumáticos. Proporcionan información sobre la velocidad de giro de las ruedas… pero también sobre el régimen del motor o, por ejemplo, el régimen de giro de los turbocompresores. Conocer la velocidad de giro de las ruedas es fundamental porque, a partir de esta información, se calcula la distancia recorrida.
Sensores aerodinámicos: con tubos de pitot
Permiten saber la velocidad real del aire en un punto… que puede ser muy diferente de la velocidad real del coche, debido a la resistencia aerodinámica. Sólo suelen emplearse en modelos muy sofisticados, con una aerodinámica compleja, que dependen mucho del apoyo aerodinámico y que alcanzan grandes velocidades.
Sensores de deformación: con galgas extensiométricas
Estas pequeñas láminas miden la deformación del elemento sobre el que se pegan. Sirven para calcular la carga que soportan elementos estructurales del coche a partir de la información sobre la deformación y conociendo la rigidez del componente en cuestión. Suelen montarse en las suspensiones y el chasis.
Aceleración y guiñada: con sensores micromecánicos
Estos sensores incorporan chips con sensores microscópicos capaces de medir la aceleración en cada eje, e incluso el giro sobre los propios ejes, o guiñadas. El data logger suele incorporar sensores de este tipo, y por eso es importante montarlo lo más cerca posible del centro de gravedad del coche.
Sensores de posición: con receptores GPS
Los registradores de datos suelen incorporar su propio receptor de GPS. La información no es muy precisa… y los intentos de mejorar los resultados recurriendo a GPS de precisión, con emisores adicionales, no dan muy buen resultado, debido a las interferencias que suele haber en circuitos atestados de gente y equipos.
Tiempos de vuelta: con balizas infrarrojas o magnéticas
Son similares a las balizas que monta la propia organización para medir los tiempos de vuelta. Funcionan en combinación con un emisor que se sitúa en la línea de meta y que puede funcionar mediante infrarrojos o un lazo magnético enterrado en el asfalto del circuito.
Datos del motor de la red CANBUS
Se registran todos los datos digitales que viajan por la red de datos del motor, que emplea protocolo CAN. Incluyen temperaturas, presiones, tiempos de inyección, fallos de encendido, concentración de oxígeno en los gases de escape… todos los datos que gestiona la centralita del propulsor.
Distancia al suelo con medidores láser
Se colocan en las cuatro esquinas del vehículo. La distancia al suelo es interesante para saber cuánto más se puede bajar el coche. Tambien sirve como magnitud a partir de la cual se puede derivar la carga aerodinámica sobre cada suspensión, determinar el equilibrio de cargas aerodinámicas y las transferencias de masa.
Distancia recorrida con un Correvit
Es un sensor óptico que calcula la distancia recorrida analizando el movimiento del asfalto que pasa bajo el coche. Es una solución más precisa –y bastante más cara–que depender de los sensores de giro del ABS, que pueden acumular un error de algún metro a lo largo de una vuelta completa.
¿Qué dicen los expertos?
Los sensores en un vehículo de competición son la parte más importante. Se dividen en dos grupos: los sensores dedicados a la fiabilidad y los que se encargan del performance. Es muy importante elegir los sensores que más información nos den y a su vez la mayor frecuencia de muestreo -el ritmo al que se graban los datos-.
Siempre tenemos dos limitaciones en cuanto al número de sensores y a la frecuencia de muestreo, que son: el peso del coche y la capacidad de memoria del logger, por lo que tenemos que buscar el mejor compromiso. Hay infinidad de sensores y muy caros, pero algunos tan simples como el giro de volante, nos dan una idea del comportamiento sobrevirador o subvirador del coche.
