Sistemas de Adquisición de Datos en Automovilismo: Principales componentes

En el automovilismo de competición, el uso de sistemas de adquisición de datos es fundamental para analizar el comportamiento del vehículo y mejorar su rendimiento. Un sistema completo está compuesto por varios elementos interconectados que permiten registrar, analizar y visualizar la información obtenida en pista. A continuación, en esta nota técnica del IAD se detallan los principales componentes y su función técnica con una explicación más profunda.

1. Unidad de Adquisición de Datos (Data Logger)

Descripción:

El Data Logger es el módulo central del sistema de adquisición de datos. Su función principal es recibir las señales provenientes de los sensores distribuidos en el auto y almacenarlas para su posterior análisis. Estos dispositivos pueden variar en complejidad, desde modelos básicos que registran información esencial hasta sistemas avanzados capaces de procesar grandes cantidades de datos en tiempo real.

Características técnicas:

• Frecuencia de muestreo: Dependiendo del tipo de sensor y la variable a medir, puede variar entre 10 Hz y 1000 Hz. Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más detallada será la información recopilada.
• Capacidad de almacenamiento: Desde unos pocos MB hasta varias GB dependiendo del modelo y la cantidad de datos que se necesiten almacenar. Algunos sistemas permiten almacenamiento en tarjetas SD o unidades SSD.
• Interfaz de comunicación: Puede incluir USB, WiFi, CAN-Bus o Ethernet para transferencia de datos. El uso de CAN-Bus es particularmente relevante en el automovilismo, ya que permite una comunicación rápida y eficiente con la ECU (Unidad de Control del Motor) y otros sistemas electrónicos del vehículo.
• Compatibilidad con software de análisis: Los sistemas de adquisición de datos deben integrarse con plataformas de visualización y análisis de datos en PC o dispositivos móviles para interpretar correctamente la información obtenida.

2. Sensores

Los sensores son los encargados de convertir variables físicas en señales eléctricas que el Data Logger puede registrar. Existen distintos tipos de sensores en un auto de carreras, cada uno con funciones específicas.

a) Sensores de Posición y Movimiento

• Acelerómetros: Miden la aceleración en los ejes X, Y, Z, permitiendo analizar fuerzas G en curvas, frenadas y aceleraciones. Se utilizan para evaluar la estabilidad del vehículo y determinar la eficiencia de la aerodinámica y la suspensión.
• Giroscopios: Detectan la tasa de rotación sobre los ejes del auto, fundamental para entender el comportamiento del chasis en curvas y cambios de dirección.
• GPS de alta frecuencia: Registra la trayectoria del auto con una precisión centimétrica, proporcionando datos de velocidad, líneas de tracción y consistencia en la conducción.

b) Sensores de Motor

• Sensor de RPM: Monitorea la velocidad de giro del motor, permitiendo analizar su rendimiento y detectar posibles problemas mecánicos.
• Sensor de temperatura de agua y aceite: Controla la temperatura de los líquidos de refrigeración y lubricación del motor. Un sobrecalentamiento puede indicar fallos en el sistema de refrigeración o una exigencia extrema del motor.
• Sensor de presión de aceite y combustible: Garantiza que el motor esté recibiendo la cantidad adecuada de aceite y combustible para un funcionamiento óptimo.
• Sensor de posición del acelerador (TPS): Permite analizar la respuesta del motor ante la entrada del piloto y su relación con la entrega de potencia.

c) Sensores de Suspensión y Neumáticos

• Potenciómetros lineales: Miden el recorrido de la suspensión en diferentes condiciones de carga, permitiendo ajustar los reglajes para mejorar la estabilidad.
• Sensores de presión y temperatura de neumáticos: Ayudan a determinar la adherencia y el desgaste de los neumáticos, información crucial para estrategias de carrera.
• Células de carga: Miden la carga aplicada en cada rueda, proporcionando datos fundamentales para la distribución de pesos y el balanceo del vehículo.

d) Sensores de Frenado

• Sensor de presión de freno: Evalúa la fuerza aplicada en el sistema de frenos y ayuda a entender la eficiencia de frenado.
• Sensor de temperatura de discos de freno: Permite monitorear el sobrecalentamiento y prevenir problemas de desgaste prematuro.

3. Interfaces de Comunicación

Los sistemas de adquisición de datos utilizan diferentes protocolos para transmitir y sincronizar información:

• CAN-Bus: Red de comunicación eficiente y rápida, ampliamente utilizada en el automovilismo.
• Ethernet o WiFi: Facilitan la transmisión de datos en tiempo real y la configuración remota del sistema.
• Bluetooth: Permite la conexión rápida con dispositivos móviles para análisis inmediatos.

4. Software de Análisis de Datos

El software de análisis permite interpretar la información registrada y compararla con sesiones previas. Herramientas como MoTeC, AIM Race Studio, Circuit tools y Wintax, entre otras,  son utilizadas en competición para optimizar el rendimiento del auto y el piloto.

5. Pantallas y Displays en el Auto

Los pilotos requieren acceso inmediato a información clave, por lo que se utilizan displays digitales conectados al sistema de adquisición de datos. Estos dispositivos muestran variables esenciales como RPM, temperaturas, presiones, tiempos por vuelta y alertas de fallos.

6. Telemetría en Tiempo Real

En competiciones de alto nivel, la telemetría permite la transmisión de datos en vivo a boxes mediante radiofrecuencia, WiFi o sistemas satelitales, permitiendo ajustes en tiempo real y estrategias avanzadas.

Autor: Nelson Vigliani