A vueltas con la rueda de la bicicleta
Las vueltas de
nuestra rueda
Cuando realizamos una intervención sobre una rueda contemplándola
como un objeto que gira a alta velocidad, nos tenemos que parar por un momento
a pensar que pequeñas modificaciones, cuando son eficientes causan un efecto
significativo a largo plazo, en el curso de los kilómetros, para que podamos
apreciar resultados significativos.
Así cuando circulamos en una bicicleta a 25km/h., con una rueda de bicicleta en carretera de radio
30cm., nos acercamos a una velocidad crítica, en la cual el flujo de aire cambia
de laminar a turbulento sobre la capa limítrofe de nuestra superficie en movimiento.
Si calculamos el número de vueltas que hacemos girar a la
rueda en cada segundo nos acercaremos a la realidad del movimiento:
A 25km/h., nos desplazamos 25.000metros/h.; 25.000metros:60minutos:
son 416,66metros/minuto.
En una vuelta de rueda con un radio de 30cm., la longitud de
su curva cicloide es 8 veces su radio, es decir: 2´4metros.
A 416,66 vueltas/minuto:2´4m.: hacen un total de 173,61
vueltas de rueda por minuto, o lo que es lo mismo: 2,89 vueltas de rueda por segundo.
Rendimiento teórico del
ciclo rotor eólico
Si transformamos nuestra rueda en un pequeño aeromotor bipala
con un diámetro de 60cm., nos encontramos que la potencia eólica de nuestro
aeromotor depende del área de barrido del rotor, no siendo afectada por la
morfología ni por la amplitud de las palas.
Cálculo
de la potencia en watios del rotor: 0´15x el diámetro del rotor en metros
(0´6m.)x la velocidad del viento en m/sg. al cubo.
Como podemos ver en el fórmula, la potencia teórica sobre el
eje de la eólica es muy sensible a la velocidad del viento aparente (velocidad
propia+-velocidad del viento) al cubo.
Los cambios de flujo laminar a turbulento, tienen lugar a
velocidades tan bajas como los 7m/sg,, (1m/sg:3,6km/h.), equivalente a 25´2Km/h.
En ésta situación el rendimiento teórico del aeromotor sería: 0´15x0´6x7x7x7: 30´87watios.
Cuando alcanzamos una velocidad aparente de 10m/sg, ó 36km/h., la potencia teórica
asciende a: 90watios.
Para una velocidad de 12m/sg ó 43´2km/h., el rendimiento alcanzaría
los 155´52watios.
Sin embargo el flujo aéreo que atraviesa el rotor durante la
marcha en bicicleta recibe una
incidencia oblicua que le permite un paso medio de un 30% del flujo,
condicionado por el ángulo de incidencia del viento en cada momento. Es decir
que su rendimiento real se aproximaría a
1/3 del cálculo teórico.
Aun así, podemos esperar que la ayuda eólica real del ciclo rotor eólico sea exponencial con el
viento aparente, para un ángulo de incidencia del viento constante,
preferentemente antero lateral <25º:
- ·
7m/sg.
ó 25´2km/h: 10´29watios/sg.
- ·
10m/sg
ó 32Km/h: 30watios/sg.
- · 12m/sg ó 43´2km/h.: 51´84watios/sg.
El impulso eólico útil
generado por el ciclo rotor eólico oscila entre 10 a 50 watios/segundo según la velocidad aparente del viento. El viento aparente es el resultado
de la suma o resta de los vectores: velocidad de la bicicleta y velocidad del
viento real.
En condiciones
normales de circulación en el ciclismo en carretera, el viento aparente es superior
a 25´2km/h., situación en la cual comenzamos a recibir una leve ayuda eólica de
10watios, que será significativa de 30watios a 32Km/h, y muy significativa de
51´84watios si somos capaces de rodar a 43´2km/h.
Configuración del ciclo rotor eólico para ciclismo en carretera
A modo de
conclusión podemos decir que el acompañamiento de una leve ayuda eólica para el
ciclista, durante una trayectoria media de 40km. resulta significativo a la
hora de evaluar el rendimiento de la actividad deportiva.
Gabriel Saitua. Getxo 2019.
