Ingenieros de la UNAL desarrollaron innovador sistema de alineación de ruedas

En una investigación realizada por Joan Esteban Torres González para la Maestría en Ingeniería - Automatización Industrial y dirigida por Juan Bernardo Gómez Mendoza, Ph. D. en Automática, se desarrolló un sistema avanzado para medir con precisión los ángulos de alineación de las ruedas de vehículos.

Este sistema se basa en el trabajo “Camber Angle Inspection for Vehicle Wheel Alignments”, de Jieh-Shian Young y colaboradores, publicado en 2017, el cual presenta un método que utiliza un microcontrolador (ordenador en un solo chip que controla dispositivos electrónicos) y un acelerómetro (sensor que mide la aceleración en varias direcciones) de 3 ejes para medir el ángulo de las ruedas con una precisión cercana al 100 %.

La investigación se basó en el estudio mencionado y se centró en los principales problemas que afectan la estabilidad y el rendimiento de los vehículos automotores. Por un lado, el ajuste equilibrado de las ruedas es fundamental para garantizar la seguridad, estabilidad y comodidad durante la conducción, evita el desgaste irregular de los neumáticos, mejora la eficiencia del combustible y previene el desgaste prematuro de los componentes de la suspensión y la dirección.

Por otro lado, el equilibrio correcto elimina vibraciones molestas y asegura una experiencia de manejo más suave, contribuyendo al rendimiento óptimo del vehículo y reduciendo costos de mantenimiento a largo plazo.

El objetivo de la tesis fue crear un sistema sencillo y compacto que ayudara a alinear y balancear las ruedas de los vehículos. “Para ello se utilizaron sensores como acelerómetros y giroscopios que, ubicados en las ruedas, midieron y calcularon los ángulos.

Este sistema, programado en Arduino, una plataforma de hardware y software de código abierto diseñada para construir proyectos de electrónica, facilitó la programación del microcontrolador utilizando un lenguaje sencillo”, menciona el investigador.

Las placas Arduino son como cerebros electrónicos; pueden “ver” o “sentir” cosas, como el brillo de una luz o cuando se aprieta un botón, y luego pueden hacer que otras cosas pasen, como encender una luz o mover un motor. También se diseñó un prototipo para probarlo en el campo y compararlo con los sistemas tradicionales de alineación, con el fin de proponer una plataforma avanzada en pruebas futuras.

“Para alcanzar este objetivo se llevaron a cabo tres pasos: (i) se construyó un prototipo mecatrónico para replicar con precisión los movimientos de las ruedas y medir los ángulos de alineación, (ii) se integraron sensores para captar datos precisos durante las simulaciones, (iii) se validó el sistema mediante experimentos comparativos con métodos tradicionales, confirmando su precisión y confiabilidad y demostrando mejoras significativas respecto a las técnicas establecidas”, precisa el investigador Torres.

¿Cómo se ajusta a las necesidades reales?

El sistema se destaca en la simulación y pruebas de condiciones de manejo. “Su capacidad para replicar diferentes escenarios de prueba en un entorno controlado es notable para la investigación y el desarrollo de nuevos sistemas de suspensión y componentes automotrices”, menciona el investigador. Esto les permite a los ingenieros evaluar el impacto de diversas configuraciones en el rendimiento del vehículo antes de realizar pruebas en condiciones reales, optimizando el diseño y la funcionalidad de los componentes.

En el ámbito educativo y de formación, el sistema ofrece una herramienta práctica para enseñar conceptos complejos de cinemática –que estudia el movimiento de los cuerpos– y dinámica, que estudia las causas del movimiento. Al simular movimientos precisos, les ayuda a los estudiantes e ingenieros a comprender mejor los principios detrás de los sistemas de control y robótica, fomentando un aprendizaje más profundo y efectivo.

La integración del sistema con sensores y algoritmos de procesamiento de datos también representa un avance en las tecnologías de simulación, ya que puede reducir la necesidad de equipos costosos y especializados, ofreciendo una solución más asequible y eficiente para talleres y centros de servicio, lo que se traduce en una reducción de costos operativos y una mejora en el rendimiento general.

El desarrollo de este sistema representa una herramienta innovadora que optimiza el ajuste y balanceo de ruedas, pues al utilizar sensores avanzados y programación en plataformas accesibles como Arduino, logra una precisión superior en la medición de ángulos de alineación. Además, su capacidad de simular y probar diferentes condiciones de manejo en un entorno controlado lo convierte en una herramienta valiosa para ingenieros y educadores.