Ciclo Rotor Eólico de álabes cortos sobre una rueda Felt TTR4
de aleación y perfil 30mm. Uso preferente en carretera.
Acabado personalizado
de aleación y perfil 30mm. Uso preferente en carretera.
Acabado personalizado
jueves, 18 de octubre de 2018
miércoles, 17 de octubre de 2018
martes, 16 de octubre de 2018
Complementos de utilidad en el Ciclo Rotor Eólico.
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.
Experiencias en ciclismo de montaña. Sierra de Gredos. Ávila 2018.
Subida al puerto de Mijares. Provincia de Ávila. Castilla y León.
El viento en la montaña aumenta de forma significativa y penaliza nuestra ascensión,
sobre todo cuando por la altura, perdemos la protección del arbolado.
El viento en la montaña aumenta de forma significativa y penaliza nuestra ascensión,
sobre todo cuando por la altura, perdemos la protección del arbolado.
El ciclo rotor eólico nos facilita la marcha cuando nuestra velocidad relativa supera los 25Km/h. Es decir, cuando la velocidad de viento en contra+la velocidad del ciclista es igual o superior a 25Km/h.
En la montaña son muy frecuente vientos que superan los 15km/h.+10Km/h. de velocidad de ascenso, alcanzamos los 25/km/h, momento crítico en el cual el ciclo rotor nos ofrecerá una ayuda complementaria que nos permitirá mantener nuestro ritmo y la eficiencia en la ascensión.
Para que la ayuda sea eficaz necesitamos que el viento mantenga una dirección constante.
Nos penalizará si el viento es racheado y variable.
Para que la ayuda sea eficaz necesitamos que el viento mantenga una dirección constante.
Nos penalizará si el viento es racheado y variable.
Llegada a la cumbre del puerto de Mijares "con viento", 1.570m.
Foto de recuerdo, Gabriel Saitua y Pedro Sagredo 2018.
Esperando el comienzo de una nueva etapa, Karmany´s.
Ignacio Alonso, Javier Leguina y Gabriel Saitua. Sierra de Gredos. Ávila.
Cumbre del puerto del Pico, 1352m.
Siempre hay viento intenso en la cumbre.
Si somos capaces de jugar con el viento la subida será más llevadera y divertida.
Arenas de San Pedro desde la sierra de Gredos. Ávila. Castilla y León. 2018.
Algunos Karmany´s participantes en la "semana de bicicleta de montana en la Sierra de Gredos". Arenas de San Pedro 2018", Ignacio Alonso, Javier Leguina, Pedro Sagredo y Gabriel Saitua.
Nos llevamos un hermoso recuerdo de nuestra estancia con vosotros. Gracias.
Prototipos de Ciclo Rotor Eólico evaluados y personalizados 2018.
Un paseo por Maruri-Jatabe. Bizkaia. País Vasco.
Un paseo por Punta Galea. Getxo. Bizkaia. País Vasco.
Un paseo por Plencia. Bizkaia. País Vasco.
Salida de un prototipo. Getxo. Bizkaia. País Vasco.
En el Fuerte de Punta Galea. Getxo. Bizkaia. País Vasco.
Un paseo por el Molino de Aixerrota. Getxo. Bizkaia. País Vasco.
En el pueblo de Berango. Bizkaia. País Vasco.
Preparando un estudio de aceleración en el velódromo de Fadura.
Getxo. Bizkaia. País Vasco. Alfredo Olabegoia y Gabriel Saitua 2018.
Un paseo por Barrika. Bizkaia. País Vasco.
lunes, 15 de octubre de 2018
Geometría. Link con Pinterest.
Enlace sobre Geometría aplicada en Pinterest, https://www.pinterest.es/cgabitel/geometr%C3%ADa/
Con aplicación en el Ciclo Rotor Eólico.
Apunte de Leonardo Da Vinci
La máquina para el estudio del Movimiento Perpetuo
que finalmente se detiene por la fricción de materiales
domingo, 14 de octubre de 2018
Diseño y personalización
Proceso de diseño y adaptación del Ciclo Rotor Eólico en una rueda Felt TTR4
de aleación y con un perfil de llanta de 30mm. Bicicleta Felt B16.
1.- Diseño helicoidal de álabes a modo de un helicoide circular.
2.- Adaptación a la rueda y valoración de su cinética rotacional
3.- Acabado personalizado y montado sobre una rueda Felt TTR4.
Bicicleta Felt B16
2.- Adaptación a la rueda y valoración de su cinética rotacional
3.- Acabado personalizado y montado sobre una rueda Felt TTR4.
Bicicleta Felt B16
Prueba de cinética rotacional en una rueda con ciclo rotor adaptado
La valoración cinemática muestra el equilibrio rotacional de
una rueda con Ciclo Rotor Eólico adaptado
una rueda con Ciclo Rotor Eólico adaptado
Pruebas de aceleración en pista.
Ciclo Rotor Eólico
Pruebas de aceleración en pista
Duatleta: Aiert Muñoz
Velódromo de Fadura, Getxo, Bizkaia, 2018
Estudio comparativo del Ciclo Rotor con ruedas de alta gama (carbono 80mm.)
Resultados en pista superponibles con ruedas
de carbono 80mm. y rueda lenticular.
El Ciclo Rotor transforma la rueda convencionalen una rueda de altas prestaciones dinámicas.
Resistencia aerodinámica de los álabes
Simulación de las áreas de resistencia aerodinámica
(en azul) en el ciclo rotor eólico
sábado, 13 de octubre de 2018
Publicación general sobre el ciclo rotor eólico como modelo de utilidad para el ciclista
Proyecto Ciclo Rotor Eólico, “un modelo de utilidad para el ciclista”
Disponible para visualización completa de figuras y tablas PDF, link: https://drive.google.com/file/d/1ZjkoKRmQI3OE0SWn_VKDIRSVOhBSjGEp/view?usp=sharing
Disponible para visualización completa de figuras y tablas PDF, link: https://drive.google.com/file/d/1ZjkoKRmQI3OE0SWn_VKDIRSVOhBSjGEp/view?usp=sharing
Gabriel Saitua Iturriaga
I.- Introducción
El viento representa una resistencia constante que debemos superar cuando circulamos en bicicleta, que resulta significativa a medida que aumentamos nuestra velocidad.
El viento real es el que sentimos cuando estamos parados; sin embargo cuando avanzamos, generamos un flujo de viento propio de la velocidad; éste viento que podemos representar como un vector, se suma o resta con el vector del viento real; el vector resultante es el viento aparente durante nuestro desplazamiento.
La resistencia al aire o rozamiento aerodinámico aumenta con el cuadrado de la velocidad y se produce por el impacto que recibe la unidad formada por el ciclista y su bicicleta al desplazarse contra las moléculas de aire que chocan y van cambiando progresivamente su movimiento, desde una forma laminar o lineal a un tipo de flujo irregular o turbulento.
La mayor fuerza de rozamiento la encontramos en la fase transición entre el flujo laminar y turbulento, siendo incluso 5 veces mayor que en la propia zona turbulenta. El rango de la transición entre estas fases se encuentra entre 20 y 25km/h., velocidades muy habituales en la práctica del ciclismo (1). http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/informe-la-eficiencia-aerodinamica
El valor de la resistencia contra el viento se conoce como fuerza de arrastre aerodinámico (FA) (Drag en inglés), se calcula mediante la siguiente fórmula matemática: FA = 0,5 x P x S x Cx x V2.
Analizando la fórmula: “P” es la densidad del aire; “S” el área frontal del conjunto ciclista y bicicleta; “Cx” el coeficiente de arrastre aerodinámico, relacionado con las forma que adopta tanto el ciclista contra el viento y “V2” la velocidad relativa al cuadrado, único factor exponencial y principal responsable de la resistencia aerodinámica (2). http://todobici.com.es/la-importancia-de-la-aerodinamica-en-el-ciclismo/
En cuanto al ángulo de incidencia del viento, salvo en casos de vientos variables, no suele superar los 20º, cuando circulamos en velocidades superiores a 25km/h., momento en el cual entraremos en zonas de flujo turbulento.
Cuando aumentamos nuestra velocidad en Km/h., 20, 30, 40 y 50Km/h., la resistencia aerodinámica en Kg. asciende desde 0´8, 1´8, 3´2 a 5Kg.
En éstas circunstancias comprendemos que las modificaciones de nuestra posición capaces de disminuir nuestra área frontal expuesta al viento resultan útiles, así como las aerobarras, una ropa ajustada, un casco aero y unas ruedas aerodinámicas como elementos activos en rotación.
En la búsqueda de una buena aerodinámica se han desarrollado ruedas de bajo peso, de perfil amplio, lenticulares y adaptaciones laminares lenticulares, que permiten en ocasiones facilitar la marcha generando un impulso anterior cuando los ángulos de incidencia del viento alcanzan los 20º; sin embargo presentan algunas penalizaciones, como un mayor gasto energético en arrancadas y algunas dificultades para su control, cuando inciden vientos laterales intensos y racheados
(3) http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/historia-rueda-bicicleta
(4) http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(5) http://www.wheelbuilder.com/store/aero-disc-covers.html
(6) http://www.idec.aero/laminarcover/
La resistencia al aire o rozamiento aerodinámico aumenta con el cuadrado de la velocidad y se produce por el impacto que recibe la unidad formada por el ciclista y su bicicleta al desplazarse contra las moléculas de aire que chocan y van cambiando progresivamente su movimiento, desde una forma laminar o lineal a un tipo de flujo irregular o turbulento.
La mayor fuerza de rozamiento la encontramos en la fase transición entre el flujo laminar y turbulento, siendo incluso 5 veces mayor que en la propia zona turbulenta. El rango de la transición entre estas fases se encuentra entre 20 y 25km/h., velocidades muy habituales en la práctica del ciclismo (1). http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/informe-la-eficiencia-aerodinamica
El valor de la resistencia contra el viento se conoce como fuerza de arrastre aerodinámico (FA) (Drag en inglés), se calcula mediante la siguiente fórmula matemática: FA = 0,5 x P x S x Cx x V2.
Analizando la fórmula: “P” es la densidad del aire; “S” el área frontal del conjunto ciclista y bicicleta; “Cx” el coeficiente de arrastre aerodinámico, relacionado con las forma que adopta tanto el ciclista contra el viento y “V2” la velocidad relativa al cuadrado, único factor exponencial y principal responsable de la resistencia aerodinámica (2). http://todobici.com.es/la-importancia-de-la-aerodinamica-en-el-ciclismo/
En cuanto al ángulo de incidencia del viento, salvo en casos de vientos variables, no suele superar los 20º, cuando circulamos en velocidades superiores a 25km/h., momento en el cual entraremos en zonas de flujo turbulento.
Cuando aumentamos nuestra velocidad en Km/h., 20, 30, 40 y 50Km/h., la resistencia aerodinámica en Kg. asciende desde 0´8, 1´8, 3´2 a 5Kg.
En éstas circunstancias comprendemos que las modificaciones de nuestra posición capaces de disminuir nuestra área frontal expuesta al viento resultan útiles, así como las aerobarras, una ropa ajustada, un casco aero y unas ruedas aerodinámicas como elementos activos en rotación.
En la búsqueda de una buena aerodinámica se han desarrollado ruedas de bajo peso, de perfil amplio, lenticulares y adaptaciones laminares lenticulares, que permiten en ocasiones facilitar la marcha generando un impulso anterior cuando los ángulos de incidencia del viento alcanzan los 20º; sin embargo presentan algunas penalizaciones, como un mayor gasto energético en arrancadas y algunas dificultades para su control, cuando inciden vientos laterales intensos y racheados
(3) http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/historia-rueda-bicicleta
(4) http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(5) http://www.wheelbuilder.com/store/aero-disc-covers.html
(6) http://www.idec.aero/laminarcover/
II.- El Proyecto Ciclo Rotor Eólico
El Proyecto Ciclo Rotor Eólico surge en 2016, como un modelo de utilidad adaptable a la rueda de bicicleta con el fin de optimizar la energía rotacional y la aerodinámica.
La modificación básica consiste en una adaptación bilaminar fija en la rueda de la bicicleta, aceptado como modelo de utilidad por la Oficina Nacional de Patentes Madrid en 2017.
La innovación consiste en la incorporación de dos elementos a modo de amplios álabes sobre los planos formados por los radios en ambas caras de la rueda con una apertura central en “S”.
Su diseño específico y las proporciones entre álabes permite que dispongamos de una energía cinética tangencial eólica adicional y una mejora en la aerodinámica. A modo de ejemplo, los molinos de viento han sido usados para extraer la energía de los vientos cuando giran sus álabes o aspas; mediante un rotor de eje horizontal constituyen un potente aeromotor capaz de ser utilizado para generar energía mecánica; en la actualidad numerosos tipos de aerogeneradores eólicos, de eje horizontal o vertical, se utilizan para producir energía eléctrica.
En el Ciclo Rotor Eólico es el ciclista quien gestiona las aspas, aumentando su eficiencia a medida que aumenta la velocidad cuando el viento las cruza, a modo de un aeromotor bipala.
La innovación consiste en la incorporación de dos elementos a modo de amplios álabes sobre los planos formados por los radios en ambas caras de la rueda con una apertura central en “S”.
Su diseño específico y las proporciones entre álabes permite que dispongamos de una energía cinética tangencial eólica adicional y una mejora en la aerodinámica. A modo de ejemplo, los molinos de viento han sido usados para extraer la energía de los vientos cuando giran sus álabes o aspas; mediante un rotor de eje horizontal constituyen un potente aeromotor capaz de ser utilizado para generar energía mecánica; en la actualidad numerosos tipos de aerogeneradores eólicos, de eje horizontal o vertical, se utilizan para producir energía eléctrica.
En el Ciclo Rotor Eólico es el ciclista quien gestiona las aspas, aumentando su eficiencia a medida que aumenta la velocidad cuando el viento las cruza, a modo de un aeromotor bipala.
Figura 1- El aeromotor bipala presenta un
buen rendimiento entre 7 y 14m/sg.
El rendimiento de los rotores eólicos tiene ciertas limitaciones prácticas, dado que su rendimiento no llega a superar el límite de Betz del 59% sobre la energía generada, tal como describe en el libro, “la energía eólica y su aprovechamiento mediante molinos de viento”, del ingeniero Albert Betz, Gotttingen Vandenhoech-Ruprecht, de 1926 (7). En éste sentido los molinos de viento de cuatro aspas son capaces de aprovechar entre el 30% y 35% de la energía; los de tres aspas, como los actuales aerogeneradores eólicos eléctricos el 46%, y un porcentaje similar en el caso de los rotores de dos aspas o bipala como el Ciclo Rotor Eólico.
El Proyecto de innovación sobre el Ciclo Rotor Eólico se encuentra en fase de desarrollo experimental
Los prototipos han sido construidos de forma artesanal con material semirígido y un peso total de 200g.; los estudios iniciales muestran que mejora del rendimiento cinético de la llanta, preferentemente en fases de aceleración, a partir de 25km/h., ofreciendo buen confort de marcha, estabilidad en las trazadas de curvas, y seguridad con vientos laterales por su efecto suelo (figura 2).
Los prototipos han sido construidos de forma artesanal con material semirígido y un peso total de 200g.; los estudios iniciales muestran que mejora del rendimiento cinético de la llanta, preferentemente en fases de aceleración, a partir de 25km/h., ofreciendo buen confort de marcha, estabilidad en las trazadas de curvas, y seguridad con vientos laterales por su efecto suelo (figura 2).
Figura 2.- Adaptación del Ciclo Rotor en una llanta Mavic Krysium de álabes amplios para Cannondale Synapse
El Ciclo Rotor Eólico presenta dos aspectos cinéticos que intervienen de forma complementaria, uno mecánico, mediante la generación de impulsos de inercia tangenciales y otro aerodinámico, generando una derivación aérea lineal posterior.
III.- Aplicación para el ciclista en carretera
La experiencia sobre el Ciclo Rotor Eólico en ciclismo en ruta sobre 700Km. por etapas, entre Algorta, Getxo, Bizkaia y Santiago de Compostela en 2016 (figuras 3 y 4). Se obtuvieron mejores resultados en eficiencia dinámica en carretera, respecto a ruedas convencionales de nuestro equipo cicloturista Getxo Karmany, preferentemente en la fases de aceleración y mantenimiento de la velocidad con viento frontal. Se compararon ruedas convencionales con el Ciclo Rotor adaptado en una llanta Mavic Ksyrium y diferentes condiciones de terreno y climatología. Las conclusiones fueron las siguientes: Figura 3.- Etapa entre Concello de Vilalba y Santiago de Compostela. Ciclo Rotor Eólico • El ciclo rotor en la rueda trasera mejora la estabilidad dinámica en cualquier ángulo de incidencia del viento por su efecto suelo. • El impulso cinético tangencial pulsátil no es percibido por el ciclista, ni produce ruido perceptible. • El impulso de aceleración se recibe tras 10 a 15 segundos de un pedaleo pulsátil en aceleración. • El empuje es progresivo, con 60 y 90 pulsos por minuto, entre 25 y 50km/h., permitiendo la sincronización con nuestra frecuencia de pedaleo. • Su eficiencia es máxima para velocidades relativas entre 35 y 40km/h. • En bajadas la mejoría en la velocidad se encuentra entre 2 a 3km/h., y conseguimos una mayor inercia en el arranque en subidas y en las aceleraciones; el efecto favorable queda neutralizado en velocidades superiores a 60km/h. • Es penalizado en aquellas situaciones en las cuales los vientos son muy intensos, racheados y con direcciones variables • Obtuvimos una mejora del rendimiento energético global, finalizando las etapas con menor fatiga muscular. • Es una adaptación fija y adaptable a cualquier rueda convencional trasera para su uso cotidiano, con menor coste que una rueda de alta gama de carbono o lenticular. • En la rueda delantera el ciclo rotor eólico influye en la seguridad en la dirección, con vientos racheados variables y en en los cruces con vehículos de gran masa, como autocares y camiones. Es por lo que su uso en la rueda delantera de la bicicleta debe quedar restringido a las pruebas en pista.
III.- Aplicación para el ciclista en carretera
La experiencia sobre el Ciclo Rotor Eólico en ciclismo en ruta sobre 700Km. por etapas, entre Algorta, Getxo, Bizkaia y Santiago de Compostela en 2016 (figuras 3 y 4). Se obtuvieron mejores resultados en eficiencia dinámica en carretera, respecto a ruedas convencionales de nuestro equipo cicloturista Getxo Karmany, preferentemente en la fases de aceleración y mantenimiento de la velocidad con viento frontal. Se compararon ruedas convencionales con el Ciclo Rotor adaptado en una llanta Mavic Ksyrium y diferentes condiciones de terreno y climatología. Las conclusiones fueron las siguientes: Figura 3.- Etapa entre Concello de Vilalba y Santiago de Compostela. Ciclo Rotor Eólico • El ciclo rotor en la rueda trasera mejora la estabilidad dinámica en cualquier ángulo de incidencia del viento por su efecto suelo. • El impulso cinético tangencial pulsátil no es percibido por el ciclista, ni produce ruido perceptible. • El impulso de aceleración se recibe tras 10 a 15 segundos de un pedaleo pulsátil en aceleración. • El empuje es progresivo, con 60 y 90 pulsos por minuto, entre 25 y 50km/h., permitiendo la sincronización con nuestra frecuencia de pedaleo. • Su eficiencia es máxima para velocidades relativas entre 35 y 40km/h. • En bajadas la mejoría en la velocidad se encuentra entre 2 a 3km/h., y conseguimos una mayor inercia en el arranque en subidas y en las aceleraciones; el efecto favorable queda neutralizado en velocidades superiores a 60km/h. • Es penalizado en aquellas situaciones en las cuales los vientos son muy intensos, racheados y con direcciones variables • Obtuvimos una mejora del rendimiento energético global, finalizando las etapas con menor fatiga muscular. • Es una adaptación fija y adaptable a cualquier rueda convencional trasera para su uso cotidiano, con menor coste que una rueda de alta gama de carbono o lenticular. • En la rueda delantera el ciclo rotor eólico influye en la seguridad en la dirección, con vientos racheados variables y en en los cruces con vehículos de gran masa, como autocares y camiones. Es por lo que su uso en la rueda delantera de la bicicleta debe quedar restringido a las pruebas en pista.
Figura 4.- Plaza del Obradoiro. Santiago de Compostela
Equipo Karmany´s 2016.
Las experiencia en carretera nos indica que el Ciclo Rotor Eólico es un modelo de utilidad que mejora el rendimiento global del ciclista; es ligero (150-200g.), seguro y adaptable a cualquier rueda trasera de bicicleta; su mayor eficiencia se registra en las fases de aceleración, mejorando la eficiencia dinámica del ciclista en velocidades relativas que oscilan entre 25 y 50km/h.
IV.- Aplicación para el ciclismo en pista
A.- Pruebas en velódromo, 2017
Las primeras pruebas se realizaron en el velódromo descubierto de Fadura, Getxo, Bizkaia realizados en 2017, comparado el Ciclo Rotor Eólico adaptado a una rueda Mavic Ksyrium, frente a la misma rueda sin adaptación. Las series en aceleración sobre una distancia de 1.200m., equivalente a tres vueltas al velódromo, realizadas con la misma bicicleta, posición, desarrollo, potencia media por parte del mismo deportista, Aitor Ruiz de Zárate, (tri euskoman) (figura 5).Las primeras series se realizaron con rueda trasera Mavic Ksyrium sin adaptación y en segundo lugar con la misma rueda con Ciclo Rotor, el mismo día, en condiciones de viento neutro y temperatura de 18º. Los resultados de distintas series en velocidad lanzada sin aceleraciones no mostraron diferencias significativas. La incorporación de ciclo rotor en la rueda trasera no mostró penalización en el test de velocidad en pista, mostrando un buen confort de marcha.
IV.- Aplicación para el ciclismo en pista
A.- Pruebas en velódromo, 2017
Las primeras pruebas se realizaron en el velódromo descubierto de Fadura, Getxo, Bizkaia realizados en 2017, comparado el Ciclo Rotor Eólico adaptado a una rueda Mavic Ksyrium, frente a la misma rueda sin adaptación. Las series en aceleración sobre una distancia de 1.200m., equivalente a tres vueltas al velódromo, realizadas con la misma bicicleta, posición, desarrollo, potencia media por parte del mismo deportista, Aitor Ruiz de Zárate, (tri euskoman) (figura 5).Las primeras series se realizaron con rueda trasera Mavic Ksyrium sin adaptación y en segundo lugar con la misma rueda con Ciclo Rotor, el mismo día, en condiciones de viento neutro y temperatura de 18º. Los resultados de distintas series en velocidad lanzada sin aceleraciones no mostraron diferencias significativas. La incorporación de ciclo rotor en la rueda trasera no mostró penalización en el test de velocidad en pista, mostrando un buen confort de marcha.
Figura 5.- Ruiz Ortiz de Zárate (probador) (centro), Andoni Balboa (derecha) Exciclista profesional. Kas
y Gabriel Saitua (izquierda) Promotor del Proyecto Ciclo Rotor
En una nueva jornada, con características climáticas similares, se estudiaron los efectos dinámicos del Ciclo Rotor Eólico en fases de aceleración, por el probador Javier López, ciclista aficionado (figuras 6 y 7).
Figura 6.- Lectura de tiempos por vuelta. Rueda Mavic Ksyrium
2´12 minutos; velocidad media: 33´86Km/h.
Figura 7.- Lectura de tiempos por vuelta. Rueda Mavic Ksyrium con Ciclo Rotor
2´07 minutos; velocidad media: 34´65Km/h.
Los resultados globales indican una mejoría global en la velocidad media de 0´79Km/h. a favor del ciclo rotor eólico. Las valoraciones subjetivas del probador indicaron que la rueda adaptada ofrece un mayor confort dinámico de marcha resultando una menor fatiga muscular. Se confirmaron los resultados preliminares en diversos registros efectuados por otros probadores.
Se objetivaron así mismo mejoras en los tiempos de aceleración entre 20 y 40km/h. Para una rueda convencional, 10”/11” y con Ciclo Rotor, 9”/9”7. El incremento en la velocidad media del ciclo rotor eólico se produce en las fases de aceleración, donde la velocidad se incrementa, mejorando entre 1 y 2 segundos en cada cambio de ritmo.
B.- Pruebas en velódromo, 2018
Se realizaron nuevos registros en condiciones de viento neutro y pista descubierta de 400m., con una temperatura ambiental de 14ºC. en el Velódromo Municipal de Fadura. Getxo. Bizkaia, enero de 2018. Se utilizó una bicicleta Ekhi Metta Carbon (8) http://www.mettacarbon.com/producto/bicicletas/ekhi/, llantas Metta carbono, perfil delantera 60mm. y trasera 88mm. (figura 8).
Figura 8.- Aiert Muñoz (duatleta) y Gabriel Saitua (Promotor Ciclo Rotor). Bicicleta Ekhi Metta Carbon
Figura 9.- Prototipo Ciclo Rotor adaptado sobre llanta
Felt TTR4 de aleación y perfil 30mm.
Felt TTR4 de aleación y perfil 30mm.
Se analizaron los resultados dinámicos entre una de carbono de gama alta y otra de aleación con el Ciclo Rotor, en dos fases: fase 1 en velocidad lanzada y fase 2 en aceleración, para lo cual se intercambiaron las ruedas traseras: Metta Carbon 88mm. (figura 8) y experimental Gabi, llanta Felt TTR4 con Ciclo Rotor adaptado (figura 9), así como una rueda lenticular.
El probador, Aiert Muñoz (duatleta), utilizó el mismo desarrollo, potencia, posición de aerobarras, con cubiertas de 25mm. y presión de inflado de cámara de 8 bares.
Tabla 1.- Velocidades comparativas (Rueda Experimental Gabi): Rueda Felt TTR4 con Ciclo Rotor
Los resultados de las ruedas Metta Carbon 88mm. y la rueda lenticular fueron similares para una potencia media de 221w. y una distancia de 5Km., obteniendo una velocidad media de 38km/h.
1º.- Llanta Metta Carbón, perfil de 88mm.: 33´5Km/h.
2º.- Llanta Felt TTR4, perfil de 30mm., con Ciclo Rotor: 33´1Km/h.
3º.- Rueda lenticular: 33Km/h.
Registros en aceleración: Fase 2
Se realizó un estudio comparativo de aceleración entre Rueda Metta Carbon 88mm. y rueda Felt TTR4 experimental (Rueda Gabi) con Ciclo Rotor (tabla 2).
Tabla 2.- Comparación entre aceleraciones medias entre 25´1 y 45´75km/h. Los promedios de las seis series consecutivas en aceleración entre 25´1Km/h. y 45´75Km/h. indican que la llanta Metta Carbon de 88mm., requiere 22,6” para lograr el cambio de velocidad y la Felt TTR4 experimental Gabi con Ciclo Rotor 22,3”.
Figura 9.- Pruebas en pista con ciclo rotor en una rueda Felt TTR4. Duatleta, Aiert Muñoz.
Registros en velocidad lanzada: Fase 1
Tabla 2.- Comparación entre aceleraciones medias entre 25´1 y 45´75km/h. Los promedios de las seis series consecutivas en aceleración entre 25´1Km/h. y 45´75Km/h. indican que la llanta Metta Carbon de 88mm., requiere 22,6” para lograr el cambio de velocidad y la Felt TTR4 experimental Gabi con Ciclo Rotor 22,3”.
V.- Conclusiones
Aunque el rendimiento comparado de las ruedas de distinto perfil tiene una mayor relevancia en competición (9) http://www.ciclismoafondo.es/reportajes-ciclismo/articulo/estudio-velodromo-cuanto-beneficio-aerodinamico-ruedas-perfil-alto/5, las llantas de perfil alto suponen una mejora que cada vez van incorporando con más frecuencia los ciclistas aficionados.
Se trata de una moda, una modificación estética, o realmente se trata de una ventaja?: Las ruedas de mayor perfil pueden ahorrar entre 4 y 10w, que traducido en velocidad supone una mejora teórica de 0,3-0,4 km/h. Existen otras alternativas a las modificaciones en el perfil de llanta?.
La modificación en la cinemática de la rueda a través del concepto propuesto por el Ciclo Rotor Eólico permite gestionar un pequeño aeromotor adaptado a la rueda trasera. Los primeros resultados indican que la mejora en la inercia de rotación y traslación, así como su aerodinámica, permiten transformar una rueda de gama media en una de altas prestaciones a un precio asequible. Los resultados dinámicos permiten decir que se obtiene una mayor eficiencia en las fases de aceleración, con mejora en la velocidad media de 0´79Km/h.
Éstos resultados resultan de interés, dado que algunos autores consideran que un par de buenas ruedas aerodinámicas pueden suponen una diferencia entre 2 a 3 minutos en una prueba contrareloj de 40km., frente a unas ruedas de radios y llanta sin perfil (11) http://www.sportraining.es/sportraining/
La extrapolación de resultados indican que en una prueba con terreno llano sobre 40km., el Ciclo Rotor Eólico obtendría una mejora de 2´77 minutos frente a una rueda convencional, resultados similares a los obtenidos con ruedas de altas prestaciones.
Como conclusión, de acuerdo con los datos disponibles el ciclo rotor eólico se comporta como un modelo de utilidad para el uso diario del cicloturista, dado que le permite optimizar su actividad deportiva, siendo aplicable tanto en ciclismo en carretera como en pista.
Se trata de una moda, una modificación estética, o realmente se trata de una ventaja?: Las ruedas de mayor perfil pueden ahorrar entre 4 y 10w, que traducido en velocidad supone una mejora teórica de 0,3-0,4 km/h. Existen otras alternativas a las modificaciones en el perfil de llanta?.
La modificación en la cinemática de la rueda a través del concepto propuesto por el Ciclo Rotor Eólico permite gestionar un pequeño aeromotor adaptado a la rueda trasera. Los primeros resultados indican que la mejora en la inercia de rotación y traslación, así como su aerodinámica, permiten transformar una rueda de gama media en una de altas prestaciones a un precio asequible. Los resultados dinámicos permiten decir que se obtiene una mayor eficiencia en las fases de aceleración, con mejora en la velocidad media de 0´79Km/h.
Éstos resultados resultan de interés, dado que algunos autores consideran que un par de buenas ruedas aerodinámicas pueden suponen una diferencia entre 2 a 3 minutos en una prueba contrareloj de 40km., frente a unas ruedas de radios y llanta sin perfil (11) http://www.sportraining.es/sportraining/
La extrapolación de resultados indican que en una prueba con terreno llano sobre 40km., el Ciclo Rotor Eólico obtendría una mejora de 2´77 minutos frente a una rueda convencional, resultados similares a los obtenidos con ruedas de altas prestaciones.
Como conclusión, de acuerdo con los datos disponibles el ciclo rotor eólico se comporta como un modelo de utilidad para el uso diario del cicloturista, dado que le permite optimizar su actividad deportiva, siendo aplicable tanto en ciclismo en carretera como en pista.
VI.- Bibliografía
(1)http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/informe-la-eficiencia-aerodinamica
(2)http://todobici.com.es/la-importancia-de-la-aerodinamica-en-el-ciclismo/
(3)http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/historia-rueda-bicicleta
(4)http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(5)http://www.wheelbuilder.com/store/aero-disc-covers.html (6)http://www.idec.aero/laminarcover/
(7)La energía eólica y su aprovechamiento mediante molinos de viento. Albert Beltz, Gotttingen Vandenhoech-Ruprecht, 1926 (8)http://www.mettacarbon.com/producto/bicicletas/ekhi/
(9)http://www.ciclismoafondo.es/reportajes-ciclismo/articulo/estudio-velodromo-cuanto-beneficio-aerodinamico-ruedas-perfil-alto/5
(10)http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(11)http://www.sportraining.es/sportraining/
(2)http://todobici.com.es/la-importancia-de-la-aerodinamica-en-el-ciclismo/
(3)http://www.ciclismoafondo.es/mecanica/Informes/articulo/historia-rueda-bicicleta
(4)http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(5)http://www.wheelbuilder.com/store/aero-disc-covers.html (6)http://www.idec.aero/laminarcover/
(7)La energía eólica y su aprovechamiento mediante molinos de viento. Albert Beltz, Gotttingen Vandenhoech-Ruprecht, 1926 (8)http://www.mettacarbon.com/producto/bicicletas/ekhi/
(9)http://www.ciclismoafondo.es/reportajes-ciclismo/articulo/estudio-velodromo-cuanto-beneficio-aerodinamico-ruedas-perfil-alto/5
(10)http://www.amtriathlon.com/2010/06/prueba-aerodinamica-de-ruedas.html
(11)http://www.sportraining.es/sportraining/
Agradecimiento a los colaboradores del Proyecto Ciclo Rotor Eólico 2017/2018:
• Equipo cicloturista Getxo Karmany. Marcha por etapas, Getxo-Santiago de Compostela 2016
• Aitor Ruiz de Zárate, (tri euskoman)
• Andoni Balboa, (ciclista profesional entre los años 1986 y 1990; Kas (1986-1987), Kelme (1988-1989) y Tulip (1990)
• Javier López, (probador ciclista aficionado)
• Alfredo Olabegoia, (triatleta)
• Aiert Muñoz, (duatleta)
El presente dispositivo bilaminar semilenticular para rueda de bicicleta fue aprobado el 17/02/2017 y publicado como modelo de utilidad en el Boletin Oficial de la Propiedad Industrial de 23/02/2017, Ministerio de Industria Energía y Turismo. Oficina de Patentes y Marcas, Madrid, nº U201600437.
El presente dispositivo bilaminar semilenticular para rueda de bicicleta fue aprobado el 17/02/2017 y publicado como modelo de utilidad en el Boletin Oficial de la Propiedad Industrial de 23/02/2017, Ministerio de Industria Energía y Turismo. Oficina de Patentes y Marcas, Madrid, nº U201600437.
Fdo. Gabriel Saitua Iturriaga
Getxo, Bizkaia, a 15 de octubre de 2018.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)
El viento, la resistencia aerodinámica en el ciclismo y el ciclo rotor eólico
Aspectos aerodinámicos del ciclismo en ruta. A propósito de la rueda helicoidal
Aspectos aerodinámicos del ciclismo en ruta Gabriel Saitua.2021 Salida en grupo Analizamos algunos detalles de una salida de entrena...
-
El movimiento helicoidal El movimiento helicoidal es el resultado del movimiento combinado de rotación y traslación que resulta de c... -
Proyecto Ciclo Rotor Eólico Antecedentes históricos. Siglo XV A.- Leonardo da Vinci. Estudio sobre el movimiento perpetuo El mov... -
El interés por las curvas cicloides y su aplicación en el desarrollo del Proyecto Ciclo Rotor Eólico, porque "la distancia más corta...