Cómo medir la temperatura de los neumáticos en los deportes de motor: pirómetro de infrarrojos vs sonda de aguja

18/07/2023Artículos técnicos

La gestión de la temperatura de los neumáticos es un elemento clave en los deportes de motor que puede tener un impacto significativo en el rendimiento del vehículo. Básicamente, los neumáticos son el único punto de contacto entre el vehículo y el asfalto, por lo que es evidente que debemos optimizar la transferencia de energía que se produce durante el movimiento del vehículo.

Una de las principales preguntas que se nos plantean es :

¿Es más correcto utilizar un pirómetro con sensor de infrarrojos o un pirómetro con sonda de aguja?

No hay una respuesta correcta. Partamos de la base de que el pirómetro para medir la temperatura, ya sea con sonda o con infrarrojos, se utiliza para evaluar la huella del neumático, es decir, cómo se distribuye la energía entre el vehículo y el asfalto.

En cuanto el vehículo regresa a boxes, esta operación debe realizarse lo más rápidamente posible y de la forma más repetitiva posible, es decir, el método debe ser siempre el mismo para no tener datos diferentes de una sesión a otra.

Es interesante ver qué diferencias se produjeron en los neumáticos y su rendimiento debido a cambios en la puesta a punto o a las diferentes condiciones de la pista.

Huella de rodadura de un neumático de competición.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
En esta foto se puede ver la tendencia de las temperaturas en la banda de rodadura según la superficie de contacto.
Huella de rodadura de un neumático de competición.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Tendencia de las temperaturas en la banda de rodadura según la superficie de contacto de un neumático de moto

Además de evaluar la distribución de la energía en la superficie de la banda de rodadura, podemos saber si el rango de funcionamiento está dentro de lo correcto midiendo la temperatura.

Esto se debe a que permanecer dentro del rango de temperatura correcto nos permite obtener el mejor agarre mecánico y tener el menor deterioro en el rendimiento (zona amarilla en el gráfico).

Evolución de la adherencia mecánica en función de la temperatura del neumático
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Evolución de la adherencia mecánica en función de la temperatura del neumático

Otra aclaración que hay que hacer es que cuando medimos la temperatura en cuanto el vehículo ha vuelto a boxes, no estamos midiendo su valor absoluto, es decir, su valor máximo, sino la temperatura que se supone que es la temperatura media durante su uso. Esto se debe a que su valor máximo será en una frenada fuerte y su valor mínimo será en un tramo recto largo. Así que lo que necesitamos ante todo es un método repetible que permita medir las temperaturas lo más rápidamente posible antes de que la disipación de calor distorsione la medición.

Por tanto, queremos comparar la medición con un sensor de infrarrojos o una sonda de aguja.

Medición con sensor de infrarrojos.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Medición con sensor de infrarrojos.

Existen varias teorías, una de las cuales afirma que el sensor de infrarrojos sólo mide la temperatura superficial y, por tanto, es incorrecto. Esto es cierto, el sensor infrarrojo mide la radiación emitida por un cuerpo, en este caso el neumático, pero también es cierto afirmar que la temperatura superficial está influenciada por la temperatura de todo el compuesto. Suponiendo una temperatura superficial de, por ejemplo, 100,0°C, la capa inmediatamente inferior no puede tener, desde luego, 90,0°C. Es evidente que existe un gradiente de temperatura desde el aire interior hasta la superficie de la banda de rodadura, pero no se puede medir ni con el sensor de infrarrojos ni con la sonda de aguja, sino sólo con simulaciones y/o cálculos complejos.

Otro aspecto a tener en cuenta es que el sensor de infrarrojos debe calibrarse PERFECTAMENTE a la longitud de onda del neumático. Un pirómetro de infrarrojos que mide la temperatura de un neumático no puede medir correctamente la temperatura de una superficie de color rojo (ejemplo totalmente aleatorio) y viceversa.

Del mismo modo, midiendo con la sonda de aguja con una longitud de 3/5 mm, tendré una medida de la temperatura media del compuesto de esa porción del volumen.

Medición con sonda de aguja.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Medición con sonda de aguja.

Volviendo a la búsqueda de nuestro método de medición que sea rápido y repetible, nos dimos cuenta de que principalmente queremos medir si estamos dentro de la temperatura de funcionamiento correcta y cómo la distribución de la temperatura en la superficie de la banda de rodadura nos puede dar una evaluación de su huella en el suelo.

Cómo realizamos la prueba

En Prisma Electronics nos propusimos realizar dos pruebas prácticas, ambas con el pirómetro de sonda de aguja y el sensor de infrarrojos. El instrumento utilizado es el manómetro digital HPM4 X + DUAL-PYR con pirómetro doble.

Este instrumento es un Manómetro Digital de Presión de Neumáticos con un Pirómetro de Tecnología Dual, es decir, Sonda de Aguja + Infrarrojo diseñado específicamente para permitirle elegir qué método utilizar según la medición que desee realizar.

  • Dos neumáticos diferentes.

1 – Neumático Pirelli 13″ ex-Fórmula 1 calentado a aprox. 100°C.

2 – Neumático delantero Supermotard con manta térmica a aprox. 80°C.

Qué pruebas hemos realizado.

  • Precisión – ¿Dan los mismos valores las mediciones de la sonda de aguja y del sensor infrarrojo?
  • Velocidad de respuesta – ¿Cuál de los dos métodos es más rápido en la medición?

A continuación se muestra el vídeo de la prueba realizada en Prisma Electronics.

Lo que tenemos

Precisión con neumático Pirelli

  • Sonda de aguja – 105,1°C
  • Sensor infrarrojo – 104,8°C
  • Diferencia: 0.3°C

Precisión con neumático Motard

  • Sonda de aguja – 85,0°C
  • Sensor infrarrojo – 85,3°C
  • Diferencia: 0.3°C

Velocidad de respuesta

  • Sensor de infrarrojos – 27°C -> 73,5°C : Aprox. 1 segundo máximo
  • Sonda de aguja – 24°C -> 73,1°C : Aprox. 5 segundos. Este es el peor caso ya que la sonda estaba a temperatura ambiente 24°C. A partir de la segunda lectura, la velocidad de respuesta es de unos 3 segundos.

La prueba también se realizó en un neumático de moto para señalar que, aunque las mediciones entre la sonda y los infrarrojos son ambas precisas, el perfil curvo favorece definitivamente la medición de la sonda de aguja.

Así pues, a la pregunta de cuál es el mejor instrumento que se puede utilizar, la primera respuesta que podemos dar es que también depende del tipo de neumático.

En los vehículos de dos ruedas, en los que el perfil del neumático es curvo, es sin duda más fácil utilizar la sonda de aguja.

MotoGp Tire wear
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Ejemplo de granulado en un neumático de moto.

En las categorías de ruedas abiertas, la medición con un sensor de infrarrojos permite obtener mediciones muy rápidas y, por tanto, no se ve afectada por la disipación térmica que provoca el descenso de las temperaturas.

La posibilidad de disponer de un pirómetro con sensor IR + sonda de aguja tiene la ventaja de poder seleccionar rápidamente con cuál de los dos se quiere medir; si, por ejemplo, un neumático presenta signos evidentes de formación de ampollas o granulado, es muy útil ir a medir con la sonda de aguja los puntos principales donde se acentúan estos efectos para comprender el valor de la temperatura.

Blistering effect on a Racing tire
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Ejemplo de neumáticos con efecto ampolloso. Si quiero medir la temperatura exactamente en los puntos más dañados, es posible realizar una medición puntual con la sonda.

Si, por el contrario, la superficie de rodadura es homogénea, el sensor de infrarrojos proporciona una medición muy rápida en cuanto el vehículo regresa al garaje.

Disponer del manómetro digital con pirómetro de doble tecnología te da la posibilidad de elegir qué método quieres utilizar para medir la temperatura del neumático según el estado de la banda de rodadura.

Como se ha mencionado anteriormente, si el vehículo es una moto, no tiene sentido disponer del Sensor de Infrarrojos, por lo que es mejor optar directamente por la Sonda de Aguja.

Ejemplo de medición de temperaturas en los 3 diferentes puntos característicos de la banda de rodadura para evaluar la huella y la temperatura correcta de funcionamiento.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
Ejemplo de medición de temperaturas en los 3 diferentes puntos característicos de la banda de rodadura para evaluar la huella y la temperatura correcta de funcionamiento.

Ventajas y desventajas

Medición de temperatura con sonda de aguja

Ventajas
  • Basta con introducir toda la aguja en la banda de rodadura y esperar a que se estabilice la temperatura.
  • Posibilidad de medir la temperatura del compuesto hasta una profundidad de 3 / 5 mm y en puntos exactos (por ejemplo, en puntos con ampollas – granulado).
Desventajas
  • Para que la medición sea lo más rápida posible, las sondas de aguja son muy finas y, por tanto, muy delicados.
  • Medición de temperatura relativamente lenta, unos 2,5 / 3 segundos en el mejor de los casos para cada medición. Cuando se miden varios puntos por neumático, existe el riesgo de llegar al último neumático que ha perdido temperatura.
  • No muy preciso en caso de medición de temperatura en asfalto. La sonda debe penetrar en el material a medir para alcanzar correctamente la temperatura medida.

Medición de temperatura con sensor de infrarrojos

Ventajas
  • Velocidad de medición extremadamente rápida, 0,5 segundos por medición. Es posible medir cada neumático rápidamente sin correr el riesgo de perder temperatura.
  • Rango de temperatura muy amplio.
  • También se puede medir la temperatura media de la superficie de la banda de rodadura gracias al FOV. Un artículo detallado sobre FOV en este enlace ( https://prismaelectronics.com/it/blog/misurare-la-temperatura-gomme-con-sensore-infrarosso/ )
  • Medición rápida y absolutamente precisa de la temperatura del asfalto.
Desventajas
  • Medición que requiere cuidado. La superficie a medir debe estar correctamente orientada frente al sensor IR y a una distancia conocida del punto a medir. Lea el artículo sobre FOV en el enlace anterior.
  • Facebook
  • Twitter
  • Gmail
  • LinkedIn
  • Mantenga siempre limpio el sensor IR comprobando periódicamente que no haya restos de goma en su interior.

Todos los artículos

Manómetro de presión de neumáticos

Manómetro de presión de neumáticos

La presión de los neumáticos es un factor clave para determinar el rendimiento de un coche de carreras, donde la más mínima diferencia puede tener un gran impacto en los tiempos por vuelta o por etapa. Para cualquiera que se dedique a los deportes de motor, disponer...

Cómo marcar la diferencia en la pista

Cómo marcar la diferencia en la pista

Prisma Electronics ofrece una amplia gama de instrumentos electrónicos avanzados diseñados para marcar la diferencia en la pista, permitiéndole obtener el máximo rendimiento y garantizándole una mayor competitividad en carrera. En la actualidad, nuestra empresa está...

Share This