Ciclismo aerodinámico | Guía definitiva para todas las cosas aerodinámicas en ciclismo

A los ciclistas les encantan las cosas aerodinámicas: bicicletas aerodinámicas, ruedas aerodinámicas, cascos aerodinámicos, diablos, incluso computadoras para bicicletas aerodinámicas. Pero, ¿sabemos realmente cómo funcionan todas estas cosas de hacer trampa con el viento o lo que realmente significa ser «aerodinámico»? ¿Esas ruedas aerodinámicas garantizan una velocidad fácil? ¿Importa la aerodinámica cuando no estás conduciendo súper rápido? Puedes ser también aero? Contactamos con los mejores expertos en ciclismo aerodinámico de la industria para abordar estas cuestiones candentes y más. Esto es lo que aprendimos.

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La definición de aerodinámico

De todas las fuerzas que tienes que vencer en tu bicicleta, las dos mayores reducciones de vatios son: la resistencia al aire y (cuando la carretera se inclina hacia arriba) la gravedad. Puede evitar esto último permaneciendo en un terreno plano. Pero salvo un viaje a la luna, es imposible evitar el aire. Incluso en un día perfectamente sin viento, creas mucho viento como ciclista, y cuanto más rápido vas, más fuerte sopla. A velocidades de más de 9 mph, es la fuerza de resistencia dominante. Para cuando alcanzas las 30 mph, el 90 por ciento de tu potencia se destina a superar la resistencia del aire, o lo que los científicos llaman resistencia aerodinámica. Si bien la aerodinámica es el estudio de las propiedades del aire en movimiento y la interacción entre el aire y los sólidos que se mueven a través de él, los ciclistas también deben comprender la reducción de la resistencia. Aquí hay un repaso rápido sobre los dos tipos principales de arrastre que enfrenta: presión y fricción de la piel.

Arrastre de presión

Mientras conduces, chocas contra las partículas de aire, que se comprimen cuando las golpeas y luego se espacian después de que fluyen sobre ti. La diferencia en la presión del aire desde el frente hasta la espalda crea una fuerza de arrastre. Las formas aerodinámicas reducen este arrastre de presión minimizando esa diferencia de presión y permitiendo que el aire fluya más suavemente sobre su frente y reduciendo la estela de baja presión detrás de usted.

Arrastre por fricción de la piel

Hay fricción entre su cuerpo y las partículas de aire que se mueven sobre usted, así como también entre las capas de aire que lo rodean. El aire sobre su cuerpo está estacionario; el aire que pasa sobre ti se mueve rápido y es libre. La transición entre esas áreas crea fricción que crea resistencia. El arrastre por fricción de la piel se puede manipular para reducir el arrastre general, como puede ver con hoyuelos en una pelota de golf o materiales texturizados en los hombros de un traje de piel.

«La rugosidad de la superficie aumenta la fricción de la piel al hacer que el aire sea más turbulento cerca de la superficie», dice Nathan Barry, Ph.D. Licenciado en aerodinámica aplicada por la Universidad de Monash, Australia, e ingeniero de diseño de Cannondale. «El beneficio es que una capa límite turbulenta tiene una mejor transferencia de energía, y esto permite que el flujo permanezca adherido por más tiempo sobre la superficie redonda, reduciendo así la resistencia a la presión».

Quién se beneficia de ser aero

Existe la idea errónea de que la aerodinámica solo importa si vas rápido. “La gente dirá: ‘No soy lo suficientemente rápido como para necesitar equipo aerodinámico’”, dice Barry. «Pero una buena aerodinámica proporciona un mayor ahorro de tiempo a los ciclistas más lentos que a los más rápidos».

Es cierto que cuanto más rápido vas, más resistencia aerodinámica consume tu potencia total. Duplicar su velocidad de 20 a 40 mph no crea el doble de resistencia, sino cerca de ocho veces la resistencia. Pero incluso a velocidades relativamente lentas, la mayor parte de su poder se destina a superar la resistencia del aire, dice Barry.

A 10 mph, la mitad de tu potencia superará la resistencia del aire, dice Barry. “Cuanto más lento vaya, más tiempo le ayudará a ahorrar la aerodinámica, porque está pasando más tiempo total en la carretera. Si está circulando a 18 mph, aún puede ahorrar una gran proporción de tiempo al reducir su resistencia aerodinámica «.

Reducir la resistencia puede incluso ayudarlo a escalar más rápido. “Una bicicleta que está diseñada para reducir la resistencia trepará más rápido que una bicicleta liviana hasta aproximadamente un 6 por ciento de pendiente, o un 7 por ciento de pendiente para ciclistas más fuertes y de nivel élite”, dice Barry. Por encima de ese gradiente, obtiene algunos ahorros adicionales de peso.

Qué saber sobre Aero Gear

Cuando cada vatio cuenta, una buena aerodinámica puede equivaler a una velocidad fácil y ahorros de energía. Su equipo puede ser de gran ayuda para reducir la resistencia, por lo que puede ir más lejos y más rápido con menos esfuerzo. He aquí un vistazo a lo que más importa.

Bicicleta

Su bicicleta representa hasta el 30 por ciento de su resistencia total, lo cual es significativo, especialmente para los ciclistas que no tienen posturas aerodinámicas en la bicicleta, dice Len Brownlie, Ph.D., consultor de investigación de aerodeportes en la Universidad Simon Fraser en Columbia Británica. . “Si no es particularmente flexible o no está construido de una manera que le permita asumir una posición aerodinámica durante mucho tiempo, tener una bicicleta que reduzca la resistencia puede ayudar a compensar eso”, dice. «No importa lo que estés haciendo, la bicicleta siempre funciona para ti».

Para la bicicleta en sí, incluso en bicicletas que son muy rápidas para empezar, la forma del tubo puede reducir una cantidad significativa de tiempo. Por ejemplo, cuando los ingenieros de Cannondale probaron la SystemSix, la primera bicicleta aerodinámica de carretera de diseño radical de la marca, contra su bicicleta de carreras Evo, descubrieron que un ciclista podría ahorrar más de dos minutos en el transcurso de una prueba contrarreloj de 40K, suponiendo que ambas bicicletas usaran lo mismo. ruedas Ese ahorro se acerca a los tres minutos si compara la bicicleta aerodinámica con la bicicleta de carreras tradicional con ruedas de perfil bajo. El diseño correcto de la cabina tiene una gran influencia, dice Barry. «Pasar de un manillar no redondo es realmente importante para reducir la resistencia».

Curiosamente, los frenos de disco ofrecen más que una capacidad mejorada para reducir la velocidad o detenerse; también permiten una construcción de marco más aerodinámica, dice Barry. “Si puedes quitar el freno de llanta de la parte delantera de la bicicleta, hay mucha libertad de diseño. Allí verá una gran mejora en la reducción de la resistencia aerodinámica «.

Casco

Usar un casco aero TT clásico en lugar de un casco de carretera estándar puede ahorrarle más de un minuto en un recorrido de 40K, asumiendo una velocidad de 31 mph, según la investigación de Brownlie. Pero los cascos TT son notoriamente incómodos y restrictivos. Afortunadamente, los cascos aerodinámicos de carretera de hoy en día son mejores y más cómodos que nunca. “Los cascos aerodinámicos modernos de carretera como el Giro Vanquish y el Specialized S-Works Evade II están muy cerca en términos de aerodinámica de la tradicional tapa aerodinámica completa, pero son más cómodos y no se convierten en una vela si miras hacia abajo ”, Dice Brownlie. «Si va a elegir un solo casco para el rendimiento general, yo elegiría uno de esos».

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Equipo

Un ciclista que use un traje de piel de última generación puede comprar más de dos minutos en un 40K TT en comparación con un contraparte que use un equipo de club que no le queda bien y que se agita con la brisa, y la tecnología solo está mejorando a medida que los ingenieros recurren a la ropa como una frontera caliente para una reducción importante de la resistencia aerodinámica, dice Brownlie, quien ha trabajado con Nike para desarrollar generadores de vórtice (que son como una serie de alas diminutas) para ropa deportiva competitiva.

Para los velocistas que corren en pista, pueden reducir la resistencia en aproximadamente un 10 por ciento, lo que equivale a una mejora del uno por ciento en el rendimiento en 100 metros, dice Brownlie. “Hay un par de fabricantes de ropa de ciclismo que han desarrollado conceptos similares para los trajes de contrarreloj, colocando telas con textura similar a un generador de vórtices en los hombros, la parte superior de los brazos hasta los codos y en los muslos, lo que debería ayudar a ‘endurecer’ la aire a medida que fluye sobre sus extremidades y manténgalo más cerca del cuerpo para crear menos resistencia «.

Sin embargo, hay un punto definido de rendimientos decrecientes, señala Brownlie. “Nuestras pruebas recientes en el túnel de viento de los trajes de contrarreloj han revelado que algunos de estos diseños de trajes pueden haberse excedido con demasiados paneles texturizados”, dice. “Los trajes de menor resistencia que hemos probado limitan las texturas a los hombros y la parte superior de los brazos y se basan en diseños de costuras que están alineados con el flujo de aire y tejidos que son muy suaves y ajustados. Los trajes fabricados por Castelli, Sugoi y Bioracer proporcionaron la resistencia más baja en nuestras pruebas «.

Ruedas

Las ruedas son complicadas porque están emparejadas con neumáticos, que pueden cambiar drásticamente la resistencia, dice Brownlie. “Hace varios años, probamos la misma rueda delantera aerodinámica con neumáticos fabricados por cinco fabricantes diferentes. Nos sorprendió saber que la resistencia de las ruedas podía variar hasta en un nueve por ciento, dependiendo de la selección de neumáticos «. Pero en términos generales, obtendrá la mayor reducción en la resistencia de una llanta bastante profunda de 60 mm a 90 mm, dice Brownlie.

El ahorro de tiempo para las buenas ruedas aerodinámicas es significativo, según la investigación de Barry sobre SystemSix y sus nuevas ruedas aerodinámicas Knot64. Incluso en una bicicleta de carretera aerodinámica, la adición de ruedas aerodinámicas ahorró 48 segundos sobre una 40K TT a 300 vatios en comparación con un juego típico de ruedas de entrenamiento de aleación de 30 mm de profundidad.

¿Cómo puedes ir Aero?

Cuando busca minimizar el arrastre, el primer lugar para mirar es en el espejo. Usted, como ciclista, es más grande que su bicicleta y, como tal, representa del 70 al 80 por ciento del área frontal de la bicicleta más el ciclista, explica Brownlie.

Como era de esperar, bajar el torso hacia la bicicleta reduce significativamente el área frontal y la resistencia. Pero llega al punto de rendimientos decrecientes más rápido de lo que cree cuanto más bajo baja. Un estudio de Barry y un equipo de investigadores de la Universidad de Monash probó a los ciclistas en una serie de posiciones de las manos y el cuerpo mientras pedaleaban contra un viento constante de 28 mph, elegido para simular las velocidades de carrera en carreras de élite y triatlones.

La posición de arrastre más alta fue la clásica posición de conducción erguida con las manos en el capó, que requirió 430 vatios para superar la resistencia del aire. Bajar a las gotas con los brazos rectos ahorró un poco de energía, requiriendo 417 vatios. Bajar aún más en las gotas doblando los codos y agachándose ahorró aún más energía, requiriendo 385 vatios. Pero la postura más eficiente aerodinámicamente era en realidad las manos en las capuchas, los brazos doblados con los antebrazos paralelos al suelo. En esa posición, el ciclista necesitaba producir 372 vatios, una reducción del 13,4 por ciento desde la primera postura con las manos en el capó.

Para un ciclista que produce 300 vatios en un recorrido contrarreloj de 40K (25 millas), ese simple ajuste de postura (doblar los codos y bajar el torso) podría reducir casi tres minutos de principio a fin.

Pero resulta que existe tal cosa como también aero. Las investigaciones muestran que alterar su posición en la bicicleta también afecta su respiración y producción de energía. En un estudio, 19 ciclistas entrenados realizaron una serie de pruebas de potencia, comenzando en un ángulo de torso de 24 grados y bajando gradualmente a cero (o lo más cerca posible; no todos podían llegar tan bajo). Todos los parámetros de rendimiento probados, incluida la eficiencia, la frecuencia cardíaca, la cadencia, el V02 máximo y la salida de potencia máxima, empeoraron a medida que disminuía el ángulo del torso. La potencia de salida cayó 14 …