Análisis en tunel de viento

John Cobb es uno de los expertos mas reconocidos en la aplicación de los resultados del estudio aerodinámico en tunel de viento al ciclismo competitivo, entre otros proyectos participó en las pruebas que condujeron a la optimización aerodinámica de los componentes y posición de Lance Armstrong para las contrarreloj en el Tour de France.

Recientemente condujo una serie de pruebas con diferentes cascos aero, un tema interesante dado que hay mucho marketing, afirmaciones temerarias (que son mas importantes que las ruedas) y moda, pero pocos datos disponibles.

Una aclaración que hace al publicar los datos es que no está involucrado en la fabricación ni venta de cascos (yo agrego que si lo está en la de ruedas), continúa trabajando en la optimización aerodinámica de ciclistas competitivos y necesitaba datos para esa tarea.

Las pruebas se hicieron a comienzos de agosto en el tunnel A&M con un único ciclista, dado se sabe que los cascos se comportan de manera diferente para diferentes perfiles de espalda y rotación de la pelvis del ciclista, los resultados obtenidos son particulares para ese ciclista pero John Cobb afirma, en base a su experiencia, que son razonablemente representativos.

La bici fue una Look de contrarreloj ultimo modelo con aerobar FSA y ruedas Blackwell de 50mm adelante y atrás. El ciclista, un multi-IM finisher, pesaba 77kg y media 188cm y tenía experiencia en túnel de viento como para ubicarse en forma precisa y repetible en la bici.
La primera medición para usar como referencia fue en la posición de competición habitual del ciclista con un casco Giro Atmos con las ventilaciones sin tapar y caramañolas detrás del asiento.

Las restantes mediciones se realizaron con:
- el mismo Giro Atmos pero con las ventilaciones tapadas
- un Louis Garneau Rocket con la cola hacia arriba
- el mismo LG Rocket con la cola pegada a la espalda
- un Rudy Projet Syton Open
- un Rudy Project Syton SuperComp idéntico al anterior pero con “orejeras”


Los datos de la tabla siguiente son las libras de fuerza medidas para cada ángulo de incidencia del viento (Yaw) desde 0 grados (de frente) hasta 20 grados con el viento generado a la velocidad estándar de 30mph (48kmh).

El comportamiento atípico del LG con la cola hacia arriba se explicaría por el efecto del flujo sobre las caramañolas traseras.
El súbito aumento de la resistencia aerodinámica al llegar a 20 grados también lo adjudica al incremento del área efectiva producido por las caramañolas en esa posición al llegar a ese ángulo de incidencia.

Con estos datos y utilizando un probado modelo matemático del comportamiento aerodinámico en el ciclismo se puede calcular el efecto en condiciones simuladas de carrera, los cálculos tienen en cuenta un circuito de 180km con ondulaciones (“rolling hills”) y una distribución gaussiana del ángulo de incidencia del viento (el mayo peso se otorga a los vientos cruzados entre 5 y 10 grados que son los mas típicos) para dos escenarios: el ciclista promedia 225watts (triatleta masculino amateur de punta) o 300watts (triatleta masculino PRO de punta).

Los tiempos estimados para los distintos escenarios y las diferencias respecto al caso base:

Se puede observar que al promediar el ángulo de incidencia del viento en condiciones mas realistas el efecto de la posición de la cola del LG Rocket pierde significación y se muestra como el casco con mejor comportamiento aerodinámico independientemente de la posición, esto es importante en un triatlón de larga distancia donde no es posible mantener una posición perfecta durante varias horas.

También se puede observar que la ausencia de ventilaciones es importante, que los cascos aerodinámicos ofrecen una ventaja adicional pero que las ruedas aerodinámicas siguen siendo mas importantes que el casco y, por supuesto, la posición del ciclista el aspecto fundamental.

Otro aspecto a tener en cuenta es la capacidad de evacuación de calor en climas cálidos, en este sentido el RP Syton Open ofrece un interesante compromiso entre aerodinámica y confort.

Los cascos probados cumplen con las certificaciones europeas y americanas de seguridad y su uso está permitido en triatlón, esto no aplica a todos los cascos aerodinámicos dado que muchos no están certificados de acuerdo a las normas americanas.

Actualización

En 2007 el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT publicó un trabajo de tesis (Benchmark of aerodynamic cycling helmets using a refined wind tunnel test protocol for helmet drag research) en el que se comparan 10 cascos aerodinámicos con referencia a un casco normal en diferentes posiciones y ángulos de incidencia del viento desde 0 a 15 grados.Los resultados confirman que todos los cascos aerodinámicos ofrecen una considerable reducción de la resistencia aerodinámica respecto a los cascos normales de ciclismo, con una amplia variación que va desde un 4% para el peor al 8% para el mejor.Por las características del estudio los nombres de los cascos no están identificados así que no podemos utilizarlo para ver cuales son mejores que otros pero es interesante como validación independiente de la utilidad de los cascos aerodinámicos.

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