Nociones y DATOS de Aerodinámica.

Llevo unos cuantos meses intentando terminar esta entrada y aunque incompleta (a pesar de que nunca terminaría de completarla al 100%) creo que ya tiene suficiente material como para ser publicada. Se me ocurrió escribirla tras ver la retransmisión del triatlón de Pamplona de 2018, (por cierto la mejor que he visto en España de largo y mejor que muchos años de aburrimiento viendo Kona). En su mayor parte provocadas por la mala metereología, se vieron situaciones que me animaron a escribir unas líneas sobre la importancia de la aerodinámica y dar mi opinión sobre algunos conceptos que creo que siguen sin estar claros. Aprovechando que este sábado se vuelve a celebrar este triatlón y que la previsión metereológica vuelve a ser no muy buena, ahí va.

Hace ya 8 años de mi entrada más extensa acerca de este tema: Aerodinámica en la bicicleta. Tal vez fue demasiado teórica, densa, pesada para algunos… Por otro lado, este blog no tiene una estructura de libro, ni de manual, porque no lo es. Es un diario en el que voy contando lo que voy aprendiendo según lo voy haciendo y probablemente haya cosas escritas con las que ahora ya no esté de acuerdo. Las modas también han ido cambiando, y las posiciones de hace 7-8 años poco tienen que ver con las de ahora. En cualquier caso, ante tanta opinión, aluviones de productos que mejoran nuestra aerodinámica, biomecánicos de dudosa capacitación, revistas “especializadas”, creo que siempre es interesante probar y medir para cuantificar. Así que voy a intentar resumir unos cuantos datos que he ido acumulando con mi experiencia en pruebas en velódromo (más de 200 tandas desde 2016 cuando empecé a estandarizar mis pruebas) y luego que cada uno decida.

El objetivo de la entrada es mostrar, de forma un poco ordenada cuánto se gana  (o se pierde) con cada elemento o accesorio aerodinámico. Incluiré datos ya publicados en el blog, pero también cosas que he ido aprendiendo en los dos últimos años con la bici de pista, con la que los resultados son más repetitivos.

Para empezar, una vez más, la ecuación.  La potencia que ejercemos sobre los pedales de nuestra bicicleta se emplea en vencer a la resistencia que el aire opone a nuestro avance, a la resistencia por fricción de las cubiertas con el suelo, a la resistencia para subir una pendiente, en acelerar y en pérdidas mecánicas por fricción de la cadena con los piñones, eje de pedalier, etc.. 

P = Paero+Prodadura+Ppendiente+Paceleración +Ppérdidas

A partir de ahí, nos quedamos con la más importante, la que representa alrededor del 80% del total en llano, la potencia aerodinámica y su ecuación. Lo siento por los no amantes de la Física, pero hay que hablar de ella, porque si no, no se entiende nada,y luego vienen los equívocos, leyendas urbanas erróneas, etc. 

Paero = 0.5 x ρ x Va^2 x Cd x A x Vg;  

siendo:

ρ= densidad del aire (kg/m3). 

Vg: velocidad del ciclista (m/s). 

Va: velocidad del aire que incide sobre el ciclista de forma frontal (Vg + Vairefrontal)(m/s) 

Cd: coeficiente aerodinámico. 

La densidad del aire depende de la presión atmosférica y de la temperatura, pero más o menos andas siempre por 1,2 y como no la podemos modificar en un triatlón, la dejamos fija.  

Para la Vg, suelo considerar 10 m/s, es decir 36 km/h. Más o menos una velocidad normal en una triatlón rápido. Para simplificar, suponemos que no hay viento, y Vg= Va

Y nos queda el famoso CdxA. Que es un producto, la multiplicación de dos factores, en principio independientes, pero con bastante probabilidad, si cambias uno, varía el otro.

  • El Área frontal (A), y
  • el coeficiente de penetración del aire (Cd).

Para simplificar  y ser prácticos: Se trata de disminuir los dos factores:

  1. enfrentando el menor área posible al aire, pero también y no menos importante,
  2. enfrentar al aire la forma que presente mejor coeficiente de penetración, sin discontinuidades que creen turbulencias. 

El ejemplo más claro que se me ha ocurrido en el deporte, es el esquí  de velocidad. Pura velocidad, pura aerodinámica. 

 

Nos parece familiar, ¿verdad? Por lo tanto, la mejor posición aerodinámica, que es el factor más determinante, será la que busque hacerse

  • pequeño (bajo y estrecho) y
  • sin discontinuidades en la superficie por la que pasa el aire. 

POSICIÓN

¿Cómo suele conseguirse en la bicicleta? Bajando el manillar y juntando los brazos, es decir, lo que se hace normalmente con una cabra.

Primer número que voy a presentar: MI diferencia (en mayúsculas MI porque no quiere decir que sean extrapolables a todos los triatletas del mundo) de ir en bici de carretera (Orbea Orca Aero) en la posición más aerodinámica que puedo mantener durante unos 5 minutos dando vueltas al velodrómo (manos en la parte superior de las manetas), con ruedas de 60 mm, casco de carretera, culote y maillot corto contra mi posición en mi cabre (Blue Triad SL) con el mismo equipamiento y mi mejor posición:

CdA Orbea Aero: 0.296

CdA Blue:            0.262

Es decir, unos 20w a 36 km/h. Y esto ¿¿cuánto supone?? Pues tengo un par de reglas que para pasar la diferencia a vatios y a velocidad, que son las siguientes: 

  1. Para sacar cuánto se ahorra en tiempo por km y con cada watio ahorrado:

multiplicar los watios por 0,16

      2. Si se parte del valor de CdA: por cada  0,001 de ahorro de CdA, 0,1 s/km. 

De esta forma, en mi caso, por el cambio de posición de ir en bici de carretera a ir en cabra:  20×0.17=3.4 seg/km.

O partiendo del CdA: con 0,034 de ahorro, 3.4 s/km

O sea, en 90 km: 90x 3.4 = 306 segundos; 5 minutos y 6 segundos.

Y para traducirlo en velocidad ahorrada: 

Cada 15w ahorrados, suponen 1 km/h de velocidad. Con lo que por ir en la cabra bien acoplado gano 1,3 km/h con la misma potencia.

Como digo, esto depende mucho de cada uno: por ejemplo, en mi caso, en la bici de carretera, ir con las manos en la parte superior de las manetas, me supone 0,005 de diferencia en CdA, unos 3 w, respecto a ir con las manos en la parte baja del manillar.

Según las reglas de arriba: 0,5 s/km y 3/15= 0,2 km/h. 

Por otro lado, en la cabra, he hecho algunas modificaciones para este año:

Bajar el manillar 1 cm supuso una mejora de 8w, mientras que juntar los codos 3 cm supuso otros 8w.

Es decir, con un buen ajuste de la posición: 16w, 1 km/h. 

Posibles contrapartidas de este ajuste: bajando el manillar se mete más presión en el psoas, uno de mis puntos débiles, pero bien sea porque todavía me queda margen (algo he jugado también con la posición del sillín) o porque lo tengo algo fortalecido, de momento no he tenido ningún problema. También puede producir problemas cervicales, pero tampoco es mi caso. Por otro lado, juntando los apoyabrazos se pierde algo de control y manejabilidad sobre la bici, pero creo que es algo a lo que me he ido acostumbrando. Además, me da la impresión de que con esta posición es más fácil relajar las escápulas y esconder la cabeza (siempre siendo capaz de mirar hacia adelante) con esta posición.

Una vez resuelto lo más importante, a partir de aquí, empezaríamos con los accesorios para intentar mejorar el coeficiente de penetración, que básicamente se trata de reducir turbulencias ofreciendo al aire unas transiciones más suaves, por ejemplo entre la cabeza/casco y la espalda. Esto nos lleva al primer “accesorio” aero.

CASCO AERO 

Como he repetido hasta la saciedad, este punto es muy personal porque es muy dependiente de cómo encaje en la chepa de cada uno y los datos nos son extrapolables al resto de individuos. Como siempre, los datos que pongo aquí son los míos. 

Specialized Evade vs Kask Mojito 

Giro advantage vs Bell javellin vs Kask mojito/ 

Análisis Met Drone

Por otro lado, en su día publiqué unos datos del MIT:

Datos independientes de cascos aerodinámicos 

Por todo lo explicado anteriormente, normalmente salen mejores datos con con visor mejor. Creo que Jaime Menéndez de Luarca publicó algunos datos medidos con Notio pero no los encuentro.  

Como he dicho, un casco aero tiene que encajar en la chepa y no crear turbulencias con las discontinuidades de las superficies, pero hay algunos modelos con los que es prácticamente que esto ocurra.  

En mi opinión, sólo tiene el inconveniente del calor y la ventilación y el problema de la visibilidad con lluvia en casos con visor. Mi límite superior de temperatura está en 27-28 grados. Pero por  otro lado, en casos como Pamplona 2018, con temperatura por debajo de 12 grados, hasta abriga. Sólo puedo entender que gente que está luchando por la victoria y lleva cuadros de más de 2000€ no lo lleve en un circuito de ese perfil por miedo a que se moje el visor, que se pueda empañar y no se vea.

Tenía la duda de si un casco tan aparatoso como el MET Drone podría penalizar en caso de no ir acoplado, pero según mis últimas pruebas, la diferencia es prácticamente nula, con una ligera ventaja para el MET frente a mi Mojito. 

 

RUEDA DELANTERA

Otro elemento que se considera como muy ventajoso en términos aerodinámicos, son las ruedas. Por su distinta influencia dada su posición frente al viento, distingo entre rueda delantera y trasera. He hecho varios análisis de ruedas delanteras:

Análisis aerodinámico de ruedas delanteras

Análisis aerodinámico de ruedas delanteras (2) 

¿Qué inconvenientes pueden tener? El más comentado siempre es el peso: pero en subidas, es despreciable en la mayoría de los casos (Bicicleta aero vs bicicleta escaladora),  y sólo en aceleraciones creo que puede ser relevante. 

Para mí es mucho más relevante la inestabilidad con viento lateral. Mi límite para su uso en llano está en 30 km/h y rachas de 50.  

Por otro lado, también pueden ser contraproducentes en bajadas. Este sí me parece que es un problema que ya he experimentado varias veces: cuesta más meter la bici por donde quieres (especialmente si eres mal bajador) y las ráfagas de aire son más peligrosas e inesperadas que en llano. 

Capítulo aparte merecen las ruedas de palos.  En mi opinión, son las más rápidas en condiciones de viento 0, pero la diferencia respecto a las de 90, si la hay es muy pequeña y, en cambio, son mucho más inestables con viento cruzado. Por lo tanto, para mí es una opción demasiado arriesgada. De nuevo, opinión.  Para a mí ya me arruinaron una carrera y no pienso volver a pasar por la misma situación. 

Como resumen, y aunque no todos los perfiles son iguales (la sección tiene su relevancia): 

Ganancia por llevar un juego de ruedas con perfil medio (55-60): CdA: 0,016; 10w: 1,6 s/km; 0,64 km/h

TAPAS/LENTICULAR

El concepto es más o menos el de la delantera. El único inconveniente es el peso (unos 200 gramos en las nuevas Laminar Cover), que sigue siendo irrelavante en la mayoría de situaciones. Sin embargo, en este caso, y a pesar de Perico,  

  • Cuanto más viento mejor.
  • Si es lateral, estabiliza (además de reducir el Cd hasta 20-25 grados de ángulo aparente (ver link))
  • Si el viento es frontal, aumenta la velocidad aparente, por lo que la ganancia es mayor.

Para mí es un punto que no admite discusión. Lenticular, siempre (salvo cronoescalada). El que crea que lo digo porque vendo estas tapas, allá él. No voy a competir con algo que sé que me perjudica y menos cuando la empresa que las fabrica no es mía.  El ejemplo más claro lo viví en el Duatlón de Arbizu de 2014., donde tuvimos el viento más bestia con el que he competido nunca y no tuve ningún problema.

 

CHAQUETA

Este fue uno de los puntos que más me sorprendió en el velódromo. En días de inverno y niebla, he hecho bastantes pruebas en el velódromo y veía que los datos eran muy diferentes a los de verano. Pero viendo fotos, principalmente frontales, se puede entender.  Por un lado, se aumenta el área frontal (el bulto), y por otro, se aumenta el coeficiente de penetración, en primer lugar por las arrugas que crean turbulencias, y en algunos casos, en los que quedan más holgados, funciona igual que un paracaídas.

El efecto también depende de si se va en bici de carretera, donde se está más erguido, exponiendo más superficie de chaqueta al aire (el paracaídas es mayor) o acoplado en una cabra.

En mi caso, en la cabra, he medido una diferencia de CdA de 0,010 (6w, 1seg/km), con una chaqueta que va bastante ceñida. Yéndonos al otro extremo, en la bicicleta de carretera, la diferencia de llevar windstopper a una chaqueta bien apretada es de 0,014 de CdA, que suponen unos 9w y más de 2 minutos en 90km. 

Ahora bien: llegas a Pamplona, 10 grados, viento de 30 km/h de viento norte (frontal) y posibilidad de lluvia… Si no es tu prueba objetivo, eres tirando a friolero… igual hay que sacrificar esos 1’30” minutos, por cuidar tu salud… De nuevo, opción personal, y todas respetables. 

A toro pasado, creo que acertaron los que llevaron sólo manguitos, pero si hubiera llovido, el tema habría muy diferente, 

 

MONOS AERO

Una de las últimas modas en el triatlón. No he hecho pruebas entre monos aero y de tirantes. De hecho todavía no he probado ninguno.  Siempre me ha gustado tener libertad en los hombros, especialmente para correr y mientras que no le veo ventajas claras, sí unos cuantos inconvenientes. Pero como no tengo datos, no puedo hablar más que de sensaciones. En este caso, mi sensación es que en el momento en el que aparezcan arrugas o bolsas en las mangas, el mono aero funcionará peor que un mono de tirantes. 

 

RESUMEN

Para terminar, la tabla resumen, que como he repetido muchas veces, hay que interpretar con cuidado. 

 

Si alguien quiere profundizar en alguno de estos puntos, buceando en el blog creo que se puede encontrar información de casi todas las pruebas. Quedan más cosas por publicar, pero de momento prefiero dejar esta entrada como resumen, y ya iré publicando más cosas que crea interesantes.