lunes, 18 de febrero de 2019

Ciclo Rotor Eólico de álabes extendidos.

Prototipo 2019



Ciclo Rotor Eólico de álabes extendidos.
Configuración para pista y triatlon. 


Ciclo Rotor Eólico de álabes extendidos montado sobre una rueda trasera Mavic Ksyrium y núcleo Campagnolo 10v.

Gabriel Saitua, Getxo 2019

martes, 5 de febrero de 2019

El viento aparente en el ciclo rotor eólico



El viento aparente en el ciclismo

Es viento aparente es el resultado vectorial (cuantía y dirección), resultante de sumar o restar a nuestra propia velocidad la velocidad del viento que recibimos.

“A la resistencia que produce el aire se la conoce como rozamiento aerodinámico y se caracteriza porque aumenta con el cuadrado de la velocidad.

El rozamiento aerodinámico tiene lugar por el impacto que recibe el ciclista y su bicicleta al desplazarse en contra las moléculas de aire, que cambian su movimiento y también su dirección, a medida que aumentamos nuestra velocidad; entre los 20 a 25Km/h., velocidades muy habituales en la práctica del ciclismo, el aire que nos alcanza en  flujo laminar o lineal e inicia el cambio hacia a un flujo irregular o turbulento, en éste momento la resistencia que se eleva con el cuadrado de la velocidad, adquiriendo una importancia esencial.

Curiosamente, la mayor fuerza de rozamiento la encontramos en la fase transición; se trata de la capa límite entre el flujo laminar y el turbulento; en ésta capa limítrofe es donde la resistencia puede llegar a ser incluso cinco veces superior a la existente en la propia zona de flujo turbulento (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: FA = 0,5 x P x S x Cx x V2, donde “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/

  • Velocidad (Km/h.)                               20          30        40      50
  • Resistencia aerodinámica (Kg.)        0´8        1´8       3´2     5

Circulando a una velocidad de 15Km/h., la fuerza o torque de pedaleo se aplica esencialmente para generar el rodamiento y el desplazamiento en bicicleta; sin embargo a medida que aumentamos la velocidad las cosas cambian; así a 30Km/h. el 76%  de nuestra energía la destinamos a superar la resistencia aerodinámica y a 40Km/h. hasta el 90% de nuestro esfuerzo físico lo utilizamos en superar ésta resistencia.

¿Cómo conocer datos sobre el viento en cada momento?

Lo que nos interesa realmente es conocer la velocidad aparente, que es la percibida por el ciclista; su resultado es la suma de la velocidad de desplazamiento (+/-) la velocidad del viento; su medición se realiza mediante anemómetros.

Para su uso en bicicleta podemos usar un mini anemómetro digital, como el Colemeter mediante el cual podremos conocer la velocidad instantánea, media y máxima del flujo aéreo y la temperatura ambiental.

Como aproximación útil podemos utilizar la aplicación microfónica para Smartphone ZephyrFree, APP gratuita con buenos resultados.



Panel de ZephyrFree Wind Meter. Registros de 2´5 y 7m/sg.: máximo de 25´2Km/h.


Si utilizamos la escala de velocidad en metros por segundo, debemos conocer que su equivalencia con Km/h. es: 1m/sg: 3´6Km/h.


  • 5m/sg: 18Km/h.
  • 7m/sg: 25´2Km/h.
  • 10m/sg: 36Km/h.

La experiencia de hoy

En el entrenamiento de hoy el viento era de intensidad suave a moderado. Para conocer y visualizar su velocidad instantánea y  variabilidad en la pantalla del smartphone hemos usado la aplicación microfónica APP ZephyrFree; para conocer de forma complementaria, la trayectoria del viento y su permanencia usamos dos cintas verticales libres al viento y situadas en la parte anterior de la bicicleta.


Información eólica de utilidad para el ciclo rotor
Cintas direccionales de viento y Smartphone APP ZephyrFree

Hoy, un día de invierno, con una temperatura de 10ºC., el viento aparente en bicicleta era variable, oscilando entre 7 y 10m/sg, (25´2 a 36Km/h.) con grandes picos de variabilidad ocasional >10m/sg., generados por los cambios en la propia dirección del viento, la trayectoria del recorrido y nuestra velocidad. Finalmente la velocidad media del recorrido ha sido de 26´5Km/h.; durante el entrenamiento hemos trabajado esencialmente en rangos de resistencia aerodinámica, ZephyrFree entre 5/10msg. (25´2-36Km/h.), correspondiente a una  fuerza de arrastre aerodinámico (FA) (Drag)  de 1 a 3kg.

En condiciones de viento suave a moderado, con dirección sostenida y trabajando en velocidades aparentes superiores a 25km/h., el ciclo rotor eólico es capaz de optimizar nuestro resultado global.

Hemos comprobado que el juego con el viento en bicicleta resulta divertido y muy útil cuando combinamos tres recursos básicos:

1.- Un anemómetro en la bicicleta para conocer la intensidad instantánea del viento aparente”.

2.- Un elemento a modo de veleta para conocer la dirección y persistencia del viento aparente”, para los cual se pueden usar dos cintas verticales situadas en un vástago fijo sobre el manillar.

3.- Utilizar el ciclo rotor eólico aumentando la frecuencia de pedaleo pulsátil con una cadencia de 80 pedaladas/minuto cuando el viento aparente sea igual o superior a 25km/h. y la incidencia del viento sea persistente en dirección antero lateral <25º”.


Un placer poder jugar y avanzar "con el viento"

Toca un descanso…

Gabriel Saitua, Getxo 2019


domingo, 3 de febrero de 2019

Simulación del movimiento helicoidal


La simulación por ordenador es una forma de aproximación al conocimiento sobre la magia del movimiento helicoidal y visualizar imaginando la dinámica rotacional en la cual el ciclo rotor eólico interacciona con los flujos de viento.






Gabriel Saitua, Getxo 2019

jueves, 24 de enero de 2019

Esquema sencillo y funcionamiento complejo del ciclo rotor eólico.


Esquema sencillo y funcionamiento complejo del ciclo rotor eólico.

El ciclo rotor eólico constituye aparentemente una pequeña y sencilla modificación de un sistema que interacciona con el entorno, sobre todo con el flujo aéreo que cambia constantemente en velocidad y dirección mientras la rueda gira a velocidades muy variables.

Éstas características hacen que su comportamiento resulte complejo. 

Analizaremos mediante un esquema sencillo su complejidad.

“El efecto emergente que se produce en nuestro sistema es la aceleración pulsátil”, generado en la capa límite, cuando intervienen el flujo laminar y el turbulento al chocar sus flujos entre sí, uno en sentido antihorario (rotor) y otro en sentido horario (viento), a modo del “ojo de un huracán”.

La complejidad de su funcionamiento íntimo del ciclo rotor hace que para aproximarnos a la comprensión del mismo se requiera simulación computacional. Sin embargo lo veremos en un esquema sencillo.

Bases funcionales del sistema ciclo rotor eólico

Se trata de una “pequeña modificación estructural sencilla, para abordar un funcionamiento complejo"; consistente en un aeromotor de dos palas amplias helicoidales situadas sobre planos oblicuos.

Al girar el sistema gira interacciona progresivamente con el viento, para alcanzar su máxima interacción cuando la velocidad aparente es igual o superior a 25Km/h.

La velocidad a la cual gira rueda asustan...
  • A 10km/h. la rueda gira a 69´6 vueltas/minuto
  • A 20km/h. la rueda gira a 138´6 vueltas/minuto
  •  A 30km/h. la rueda gira a 208´2 vueltas/minuto
En cada una de las vueltas se producen fenómenos diferentes en tres partes distintas partes del rotor, que determinan los cambios emergentes del sistema cuyos efectos favorables son: "menor cansancio del ciclista, con mayor confort de la marcha y alta eficiencia en las aceleraciones".

Veamos su actividad durante la rotación, mediante el siguiente esquema:


Flujos aéreos en el sistema del ciclo rotor eólico
Plano lateral

Si nos desplazamos en bicicleta hacia la derecha, vemos en nuestro esquema cómo se gestionan los flujos de aire que inciden en sentido anteroposterior y que aumentan en su intensidad a medida que aumentamos la velocidad.

·  1.- Líneas de flujo naranjas, localizadas en el tercio superior de la figura, corresponden al flujo de aire que impacta sobre la superficie convexa de la primera pala o álabe. Según el principio de Bernoulli, el aire aumenta la velocidad y el efecto de giro sobre la llanta y la energía toroidal de la rueda.

·   2.- Las líneas de flujo rosa, localizadas en el tercio medio, central al eje de la rueda, con apertura en “S”; aumentan su velocidad al transitar el flujo aéreo por un paso estrecho potenciando la estabilidad y fijando la trayectoria del ciclista.

·     3.- Las líneas de flujo amarillas, localizadas en el tercio inferior, correspondientes al segunda pala o álabe, con morfología es cóncava, disminuyen la velocidad del viento, ofreciendo un efecto de flotación, para ser recogido secuencialmente por la primera pala. La combinación del movimiento genera un movimiento helicoidal circular y una energía complementaria de aceleración tangencial.


Plano postero anterior


Gabriel Saitua, Getxo 2019

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

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