Complementos
de utilidad en el Ciclo Rotor Eólico
Gabriel
Saitua, 2018.
La
resistencia aerodinámica
La resistencia que ofrece el aire al desplazarnos o rozamiento aerodinámico
tiene una gran relevancia para el ciclista, dado que aumenta con el
cuadrado de nuestra velocidad por el impacto que recibe el ciclista y la
bicicleta contra las moléculas de aire que chocan y cambian su movimiento
de flujo lineal o laminar a un flujo irregular, desorganizado o turbulento.
La
mayor fuerza de rozamiento se encuentra precisamente en la fase transición
entre el flujo laminar y el turbulento; en ésta capa límite la resistencia es incluso 5 veces mayor que en la
propia zona turbulenta. Sin embargo ésta transición entre fases se
encuentra tan sólo entre 20 y 25km/h., velocidades muy habituales en la práctica del
ciclismo amaterur (1). http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/informe-la-eficiencia-aerodinamica
El
valor de la resistencia contra el viento se conoce como fuerza o coeficiente de
arrastre aerodinámico (FA) (Drag en inglés) y se calcula mediante la siguiente ecuación:
FA = 0,5 x P x S
x Cx x V2
“P”
corresponde a la densidad del aire.
“S” al área frontal del conjunto ciclista y bicicleta. Variable 0´5 a 0´7, según corpulencia y posición.
“Cx” el coeficiente de arrastre aerodinámico, relacionado con las forma que adopta el ciclista y la bicicleta contra el viento. Se aproxima a 0´83 con posición en aerobarras y casco aero y 1 en posición de bicicleta en carretera con brazos extendidos.
“S” al área frontal del conjunto ciclista y bicicleta. Variable 0´5 a 0´7, según corpulencia y posición.
“Cx” el coeficiente de arrastre aerodinámico, relacionado con las forma que adopta el ciclista y la bicicleta contra el viento. Se aproxima a 0´83 con posición en aerobarras y casco aero y 1 en posición de bicicleta en carretera con brazos extendidos.
“V2”
es la velocidad proporcional al cuadrado, o velocidad relativa entre el objeto
en movimiento y el la velocidad del aire, único factor que exponencial en la fórmula y principal
responsable de la resistencia aerodinámica (2). http://todobici.com.es/la-importancia-de-la-aerodinamica-en-el-ciclismo/
Velocidad
(Km/h.) 20 30 40 50
Resistencia aerodinámica
(Kg.) 0´8 1´8 3´2 5
Ejemplo:
Velocidad marcha 25km/h.+viento en contra 5Km/h. supone una velocidad relativa de 30km/h., con una resistencia aerodinámica equivalente de 1´8Kg.
El resultado final de la resistencia aerodinámica depende de la velocidad relativa: velocidad de marcha+velocidad del viento) elevada al cuadrado. Si duplicamos
nuestra velocidad por dos, la resistencia se multiplica por cuatro, por lo que
la resistencia aerodinámica se incrementa mucho más deprisa que la velocidad. Esto significa que cuando la velocidad se multiplica por dos, la resistencia lo
hace por cuatro y la potencia necesaria para superarla, por nada menos que por
ocho.
La dirección y velocidad del viento
Principal
resistencia aerodinámica al movimiento y único factor que habitualmente se nos
presenta de cara.
La
velocidad del viento real puede medirse con un anemómetro y es la que sentimos
cuando estamos parados.
A
medida que nos movemos en un vehículo, como una bicicleta, generamos un flujo
de viento propio debido a nuestra propia velocidad. En condiciones neutras, sin
viento real, la velocidad del viento será igual al de nuestra velocidad.
Sin
embargo, en condiciones reales, el resultado final del viento aparente, es un
vector resultante de la suma o resta de los vectores del viento real y el
correspondiente con nuestra velocidad.
Cuando
estamos en movimiento, podemos utilizar una veleta o una simple cinta que nos
permita conocer la dirección de ataque (figura 1). Otros dispositivos electrónicos nos
indicarán así mismo la velocidad (figura 2) y la dirección del vector correspondiente
del viento aparente (figura
3).
Figura
1.- Cinta sobre vástago centrado en el manillar para determinar la dirección
del viento. Las líneas verdes indicarán el ángulo de incidencia del viento.
Elemento de utilidad con el Ciclo Rotor Eólico.
Figura
2.- Velocidad del viento electrónica de utilidad como complemento en el ciclo
rotor eólico
Aplicación
Smartphone APP Zephyrus Free Wind Meter for Android.
La
aplicación Zephyrus funciona como un anemómetro adecuado, simplemente
utilizando el micrófono de su teléfono inteligente. El rango de viento típico
es 1-15m/sg. (máximo 20m/sg.). La escala completa está limitada por el SPL
máximo del micrófono interno. No se requieren sensores.
Los
deflectores para el viento
El
ángulo de ataque del viento, salvo en condiciones de viento variable, no suele
superar los 20 a 25º cuando nos movemos en velocidades superiores a 25km/h.,
momento en el cual nos encontraremos en la zona de cambio de flujo laminar de
alineamiento de partículas a un flujo turbulento de cambio de direcciones y
aumento de rozamiento de partículas.
El
ciclo rotor eólico mejora la estabilidad de la marcha lineal y la trazada por
su efecto Bernoulli rotacional y el confort de la marcha mediante la
armonización de sus cicloides procedentes de sus álabes de morfología
helicoidal.
Sin
embargo se penaliza en condiciones de viento racheado variable; la
incorporación de deflectores en la entrada del rotor tiene utilidad
práctica (figura
4).
Figura 4.- Deflectores en la entrada del
ciclo rotor eólico. Protección ante vientos racheados variables.
El aeromotor
bipala para rueda trasera mejora la eficiencia mecánica y aerodinámica para velocidades entre 25 y 50Km/h. Ciclismo en ruta. Modelo de utilidad 2018.
Autor: Gabriel Saitua Iturriaga. Getxo. Bizkaia. País Vasco.
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