Vídeo en el cual se resume en 6 minutos, la conferencia presentada en el Colegio de Médicos de Bizkaia, el día 14/09/2021: "cómo transformar una rueda convencional en una rueda con altas prestaciones dinámicas".
Efecto del ciclo rotor sobre la estructura de la bicicleta
Gabriel Saitua 2021
Una de las resistencias que
debemos superar al desplazarnos en bicicleta es “la resistencia a la rodadura”
o fuerza de fricción, existente entre la cubierta de nuestra bicicleta y la
superficie del asfalto, cuando nos desplazamos sin resbalar.
Se trata de fuerzas de fricción
oblicuas, en sentido contrario al desplazamiento.
El coeficiente de rodadura es
estático en parada y dinámico durante el movimiento.
El coeficiente de rodadura
estático es un número que oscila entre 0 y 1. Para una rueda de bicicleta valores
son habituales valores entre 0´0025 y 0´0050.
Para desplazarnos es necesario
que la fuerza o torque que generamos sobre los pedales y que se transmite de
forma paralela al suelo, dividido por el peso de la
bicicleta y ciclista generado sobre el asfalto, debe ser inferior o igual al
coeficiente de rodadura estático.
Nos preguntamos
¿Cómo podría afectar la cinemática
del ciclo rotor bipala durante la aceleración sobre la resistencia dinámica?
Experimentación
Para aportar datos a ésta pregunta
realizamos una experiencia, para la cual utilizamos la APP Phyphox.
Desarrollada en el Segundo Instituto de Física de la Universidad Técnica de
Aquisgrán. Alemania. (RWTH AACHEN UNIVERSITY)
https://phyphox.org/download/
Consideramos los tres ejes de los
planos tridimensionales y registramos los datos de acelerometrías en los tres ejes espaciales: x,y,z, (teniendo
en cuenta la fuerza de la gravedad g). Figura 1.
En la experimentación realizada en taller, sin viento, colocando nuestro teléfono móvil con la aplicación en posición horizontal sobre el sillín de la bicicleta, encontrándose ésta elevada, apoyada y sin contacto con el suelo.
Figura 1.- Ejes del especio tridimensional. APP Phyphox
Figura 2.- Aeromotor bipala. Ciclo Rotor
Eólico. Rueda Mavic.
En la prueba realizamos en una
rueda Mavic con Aeromotor Bipala (figura 2), realizamos
5 vueltas continuadas en la catalina con un plato 50 dientes y con un
desarrollo total de 50/12, equivalente a una velocidad lanzada final >68Km/h.
sin resistencia sobe el suelo.
Tras la primera fase correspondiente
al movimiento de giro, y una vez transcurridos entre 15 a 20” se expresan los
registros de acelerometría sobre la estructura de la bicicleta y sillín.
Los resultados indican que los
registros de acelerometría (g) en (m/sg2) fueron débiles en los ejes x, y (figura 3).
Sin embargo, en el eje z, correspondiente
al eje del plano vertical, la frecuencia pulsátil de aceleración media fue de
10m/sg2, durante 15 segundos, con una pulsatilidad progresiva ascendente entre
7´5 y 14´5m/sg2 (figura
3 y 4).
Media 10m/sg2. Mínima 7´5m/sg2. Máxima
14´5m/sg2
Conclusiones
Los datos de acelerometría obtenidos
en la experimentación indican que la cinemática del aeromotor bipala afecta
esencialmente al eje z vertical. La aceleración pulsátil media de 10m/sg2 en el
eje vertical disminuye las fuerzas de fricción existentes entre la cubierta de
la bicicleta y el asfalto, facilitando de ésta forma nuestro desplazamiento.
Los registros de acelerometría
nos ayudan a comprender las mejoras que hemos apreciado en la práctica del
ciclismo en fases de aceleración, cuando usamos un aeromotor bipala en la rueda
trasera de la bicicleta. https://gabibici.blogspot.com/
Gabriel Saitua, Getxo 2021
CICLISMO POR GABRIEL SAITUA ITURRIAGA EL HOY @ 10:20
Subida Umbe. Aeromotor Ultraligero
La prueba realizada con el aeromotor
bipala ultraligero de 134gr., y bajo perfil de corte los bordes de las palas (2´5mm.),
en un tramo de cronoescalada de 5Km., se obtuvieron resultados superiores al resto de
configuraciones de ruedas exploradas:
1º Rueda Mavic Krysium, gama media, con aeromotor Ultraligero 134gr.
2º Rueda Mavic Krysium, gama media, con aeromotor en
carbono 200gr.
3.- Rueda Mavic Aksium gama media, con aeromotor plástico 150gr.
4º.- Rueda convencional de aluminio gama alta, Campagnolo Eurus sin
adaptaciones.
Condiciones de las pruebas comparadas
Año 2021
Recorrido de 5Km. Subida Monte Umbe desde
el cruce de Urduliz. Pendiente media 2´5%.
Precalentamiento 20´, 10Km.
Viento neutro a leve.
Las pruebas se realizaron en la primera parte de la mañana por el mismo ciclista. Bicicleta Cannondale Synapse; desarrollo fijo de 34/14. Registro de datos mediante Ciclo Computador Garmin Fenix5, Potenciómetro Vector 3S y conexión a Garmin Connect.
Prueba con Aeromotor Ultraligero
Objetivo: disminuir la energía necesaria para el rodamiento en bajas velocidades, permitiendo facilitando una mayor cadencia y mayor velocidad con el mismo gasto energético. Peso 134gr. con un bisel de las palas de 2´5mm.
Día amanece parcialmente nublado 15ºC.
Suelo levemente mojado. Viento suave. Grado 2 en la escala de Beaufort.
Distancia
4,95 km
Distancia
Calorías
149 C
Calorías
Frecuencia cardiaca
125 ppm
Frecuencia cardiaca media
142 ppm
Frecuencia cardiaca máxima
Tiempo
10:55
Tiempo
10:55
Tiempo en movimiento
10:55
Tiempo transcurrido
27,2 km/h
Velocidad media
27,2 km/h
Velocidad media en movimiento
37,3 km/h
Velocidad máxima
87 rpm
Cadencia media de pedaleo
116 rpm
Cadencia de pedaleo máxima
Potencia
227 W
Potencia media
470 W
Potencia máxima
230 W
Normalized
Power® (NP®)
3,11 W/kg
Potencia media
6,44 W/kg
Potencia máxima
1,148
Intensity
Factor® (IF®)
22,9
Training Stress
Score®
200 W
Configuración de la potencia de umbral funcional (FTP)
149 kJ
Trabajo
Altura
102 m
Ganancia de altura
Resultados de la prueba
con distintos tipos de aeromotores adaptados a la rueda:
Los datos obtenidos indican que el aeromotor
bipala es un elemento de utilidad para el ciclista, siendo el modelo
ultraligero el que obtiene los mejores resultados >24km/h. en comparación con el resto de
las opciones estudiadas:
Mavic AeroPlástico Mavic AeroCarbono Mavic AeroUltraligero
El peso de la adaptación penaliza cuando rodamos en velocidades <24Km/h., dado que el gasto energético principal se utiliza para realizar la rotación y el arrastre de la bicicleta y el ciclista, a
baja velocidad y en flujo aéreo laminar.
La aplicación aerodinámica
comienza a partir de 25Km/h., cuando comienza la transición entre el flujo aéreo laminar, lineal, y el flujo irregular o turbulento; más tarde la resistencia aerodinámica se elevará con el cuadrado de la velocidad.
Aeromotor bipala ultraligero sobre
una rueda Mavic Aksium
Durante las pruebas, recogimos la información mediante un ciclo computador Garmin Fenix5, Potenciómetro Garmin Vector S3 y Garmin Connect; los registros mostraron que con el mismo gasto energético (149KkJ) por parte del ciclista, el aeromotor ultraligero resultó ser el modelo más eficiente, alcanzando una velocidad media de 27´2Km/h.
Con un peso de tan sólo 134gr, el modelo ultraligero se caracteriza por tener un menor perfil de ataque a viento, de 2´5mm., completando su configuración con una capa de tipo alveolar en sus superficies externas.
De ésta forma consigue superar la barrera crítica de 25km/h., alcanzando una velocidad media de 27´2Km/h., lo que supone una ganancia de 2´5Km/h. respecto a otros rotores explorados.
La mejora aerodinámica nos permite mejorar los resultados utilizando la misma potencia.
Un cordial saludo
Gabriel Saitua, 2021
Sobre la derivación del viento por el impacto
sobre la palas
Gabriel Saitua 2021
El Impacto del viento sobre las amplias palas del aeromotor bipala adaptado a la rueda de la bicicleta presentan, a medida que aumentamos la velocidad de giro; indicamos algunos aspectos que modifican la cinética rotacional, facilitando nuestra marcha.
Rueda helicoidal.
Aeromotor bipala ultraligero, 134gr.
Gabriel Saitua, Getxo, 2021
CICLISMO POR GABRIEL SAITUA ITURRIAGA HOY 17/5/202. 09:58
Tramo de Cronoescalada
Viento fuerza 2, brisa o flojito, en la escala de Beaufort (entre 6 y 11Km/h.). Temperatura 15ºC.
Bicicleta Cannondale Synapse con Aeromotor bipala de Polipropileno. Desarrollo 34/14
5,02 km
Distancia
11:31
Tiempo
26,1 km/h
Velocidad media
102 m
Ganancia de altura
212 W
Potencia media
Calorías
146 C
Calorías
Training Effect
3,1 Impacto
Aeróbica
Frecuencia cardiaca
159 ppm
Frecuencia cardiaca media
168 ppm
Frecuencia cardiaca máxima
Tiempo
11:31
Tiempo en movimiento
26,1 km/h
Velocidad media en movimiento
34,7 km/h
Velocidad máxima
Potencia
212 W
Potencia media
313 W
Potencia máxima
216 W
Normalized
Power® (NP®)
1,079
Intensity
Factor® (IF®)
21,5
Training Stress Score®
200 W
Configuración de la potencia de umbral funcional (FTP)
147 kJ
Trabajo
Altura
102 m
Ganancia de altura
Consideraciones
La incidencia de viento lateral izquierdo,
con un ángulo entre 22º y 45º durante la prueba, facilita el rendimiento eólico
del aeromotor, superando a la rueda convencional y a la rueda con aeromotor
bipala, cuando ésta trabaja en condiciones de viento neutro y una velocidad >24Km/h.
Los resultados medios obtenidos con la misma bicicleta, el mismo desarrollo, temperatura y precalentamiento del ciclista, sobre la misma distancia fueron:
1.- Rueda convencional sin adaptaciones: 24´4km/h.
2.- Rueda con aeromotor bipala de polipropileno, 145gr., con viento neutro: 24´7Km/h.
3.- Rueda con aeromotor bipala de polipropileno, 145gr., con vientogardon2 Escala Beaufort con ángulo de incidencia anterior izquierdo entre 22 y 45º : 26´1Km/h.
Conclusiones
Gabriel Saitua
Mayo, 2021
Aspectos aerodinámicos del ciclismo en ruta Gabriel Saitua.2021 Salida en grupo Analizamos algunos detalles de una salida de entrena...
