Los neumáticos son el único punto de contacto entre tu auto y el asfalto. Toda la aceleración, el frenado y el paso por curva dependen de esa pequeña huella de goma, y su temperatura te dice con exactitud cuánto está trabajando cada parte de la banda de rodadura. En esta guía vas a construir un pirómetro registrador portátil basado en un ESP32: un instrumento de mano que mide la temperatura del neumático con una termocupla tipo K, la muestra en una pantalla y la guarda con fecha y hora en una tarjeta microSD.

Al terminar no vas a tener solo un medidor de neumáticos: vas a saber armar una plataforma genérica de registro de datos que puedes adaptar a casi cualquier sensor con interfaz I²C o SPI. Este proyecto está inspirado en el pirómetro de Brian Smith publicado en Make:, pero acá lo reorganizamos como un data logger reutilizable y le sumamos las equivalencias de componentes que consigues en Chile.

Por qué la temperatura del neumático importa

Cuando los pilotos hablan de temperatura de neumáticos, se refieren a tres zonas de la banda: interior, centro y exterior. El agarre disponible depende de cuánta goma está realmente en contacto con el suelo y de la carga vertical que soporta cada zona. Lo ideal es ajustar presión y suspensión para que la carga se reparta lo más pareja posible a lo ancho de la banda, porque así se genera el máximo agarre.

Diagrama de la huella de contacto del neumático según la presión de aire

La presión de aire cambia por completo la huella. Si está muy alta, la banda se "abomba" en el centro y la huella se achica; si está muy baja, los bordes interior y exterior hacen casi todo el trabajo porque las paredes laterales cargan de más. Además, a medida que el neumático se calienta también sube la presión del aire interior, así que a veces conviene partir la sesión con una presión más baja que la ideal y medir al final para calcular la presión de partida correcta.

Como el agarre nace de la fricción y la fricción genera calor, medir la temperatura en el interior, centro y exterior te dice qué tan duro trabaja cada parte del neumático. Lo ideal es que la temperatura sea consistente a lo ancho y que caiga dentro del rango óptimo del compuesto. ¿Muy frío? Un compuesto más blando te da más agarre a baja temperatura. ¿Muy caliente? Uno más duro rinde mejor cuando la cosa se calienta.

Zonas de medición interior, centro y exterior de la banda de rodadura

Termocupla tipo K, sensor IR o DS18B20: por qué elegimos la termocupla

Acá vale la pena detenerse, porque es la decisión técnica más importante del proyecto y el tutorial original no la explica en profundidad:

  • Termómetro infrarrojo (IR) sin contacto: mide la temperatura superficial al instante, incluso con el auto en movimiento, pero pierde precisión con la emisividad de la goma y solo lee la superficie, que se enfría muy rápido apenas el auto se detiene.
  • DS18B20 digital: es cómodo y barato, pero es lento y su rango llega solo hasta ~125 °C. Para el pit lane sirve, pero no tiene la sonda de penetración que necesitas.
  • Termocupla tipo K: rango amplísimo (del orden de, 200 a +1300 °C), robusta y con una sonda fina que entra unos milímetros en la banda para leer la temperatura real de la goma, no la del aire.

¿Cómo funciona por dentro una termocupla? Se basa en el efecto Seebeck: la unión de dos metales distintos genera un voltaje diminuto (del orden de microvolts) proporcional a la diferencia de temperatura entre la punta y el otro extremo. Ese voltaje es tan pequeño que necesitas un amplificador dedicado con compensación de unión fría, que es justo lo que hacen chips como el MAX31855 (o el MAX6675, su primo más económico): miden su propia temperatura de referencia, la suman al voltaje de la termocupla y te entregan la temperatura ya lista por SPI. Sin ese chip, leer una termocupla con el ADC del ESP32 directamente es prácticamente inútil.

El hardware: cómo las funciones definen los componentes

La gracia de este diseño es que cada función del instrumento define una pieza de hardware. Piensa el registrador como bloques:

  • Leer y mostrar temperatura: sonda pirómetro tipo K + amplificador de termocupla; pantalla TFT para que se vea bajo el sol.
  • Registrar: módulo de tarjeta microSD.
  • Configurar y ver resultados desde el celular: el ESP32 levanta un servidor web por WiFi.
  • Marcar fecha y hora: reloj de tiempo real (RTC).
  • Uso de mano y a la intemperie: carcasa impresa en 3D.

Pirómetro registrador armado y listo para medir en pista

Armado paso a paso

  1. Diseña e imprime la carcasa: una caja de mano en PLA que aloje el ESP32, la pantalla y la batería, con una ranura para la sonda. El PLA rinde bien para uso ocasional a la intemperie; si vas a dejarlo al sol muchas horas, considera PETG.
  2. Electrónica: conecta el amplificador de termocupla y el módulo microSD por SPI, y el RTC por I²C, al ESP32. Suelda prolijo: las uniones frías de estaño son la causa número uno de lecturas erráticas.
  3. Prepara la microSD y graba el firmware: formatea la tarjeta en FAT32, carga el firmware al ESP32 desde el IDE de Arduino y verifica que se cree el archivo de log.
  4. Calibra y prueba: contrasta la lectura con un termómetro conocido a temperatura ambiente y en agua caliente antes de llevarlo a la pista.

Firmware y depuración

El firmware se apoya en librerías estándar y bien documentadas: la de Adafruit para el MAX31855/MAX6675, TFT_eSPI para la pantalla, la librería SD para el registro y RTClib para la fecha/hora. No reproducimos el sketch completo acá para no publicar código que no sea el original del autor; en la sección de recursos te dejamos las librerías exactas para armarlo.

Errores típicos y cómo resolverlos:

  • La temperatura marca NaN o un valor absurdo: casi siempre es cableado SPI o la polaridad de la termocupla invertida (los cables tipo K tienen un lado magnético). Revisa CS, CLK y DO.
  • El log no se crea: la microSD no está en FAT32 o el pin CS del módulo choca con el de la pantalla. Usa pines CS distintos para cada periférico SPI.
  • La hora se reinicia: falta la pila de respaldo del RTC.

Variantes y mejoras

Lo mejor de este diseño es que la termocupla es solo un sensor posible. Cambiando el sensor conectado, la misma base se convierte en otros instrumentos:

  • Estación de jardín: reemplaza la termocupla por un sensor de humedad de suelo y registra cuándo regar.
  • Registrador GPS: agrega un módulo GPS por UART y guarda posición + velocidad para cruzarlas después con la temperatura de neumáticos y ver en qué curva se calientan.
  • Calidad de aire o sonido: cualquier sensor I²C/SPI con librería de Arduino (calidad de aire, nivel de luz, ruido) entra casi sin tocar el resto del circuito.
  • Sube los datos solos: como el ESP32 tiene WiFi, puedes hacer que al llegar al pit suba el CSV a un servidor o a Google Sheets automáticamente.

Personalización para Chile

En Chile consigues casi todo el registrador en MechatronicStore, con componentes en stock local:

  • Placa ESP32 WROOM-32 (SKU X2-10V2). $7.990 CLP
  • Termocupla tipo K + módulo MAX6675 (SKU G-106). $8.490 CLP (equivalente al MAX31855 del tutorial: mismo tipo de termocupla y salida SPI, rango 0 a 800 °C)
  • Pantalla TFT LCD 1.8" SPI (SKU D-316). $6.590 CLP
  • Módulo datalogger microSD (SKU G-014). $2.500 CLP
  • Tarjeta microSD 8GB (SKU B-450V1). $9.990 CLP
  • Módulo RTC DS3231 (SKU G-101V2). $6.490 CLP
  • Filamento PLA 1.75mm (SKU SL-003). $13.990 CLP

Si el tutorial original usa el amplificador MAX31855, el módulo MAX6675 cumple la misma función para este rango de temperaturas de neumático (que rara vez pasan de 120 °C) a menor precio. La sonda tipo K viene incluida en el módulo G-106.

Recursos

Versión chilena con componentes en stock local en MechatronicStore.