Para comprender la importancia que tienen las resistencias producidas por el aire en ciclismo se pueden exponer algunos datos que nos revelan el costo energético que supone desplazar algunos cientos de kilos de aire por minuto. Mientras que el récord de velocidad en ciclismo deportivo sobre 200 m. es de 71,29 Km/h, establecido por Adamashvili en 1990, el récord conseguido por un vehículo aerodinámico fuselado es de 105,39 Km/h, establecido por Markham en 1986 y en 1985, el norteamericano Howard, consiguió alcanzar los 245,08 Km/h corriendo detrás de un protector de aire.
Otro dato comparado que permite significar la importancia que adquieren las resistencias aerodinámicas es el récord de la hora, mientras que el récord oficial lo consiguió en Noviembre de 1994 el suizo Rominger en 55.291 Km., el récord de la hora en pista cubierta, tras moto, lo consiguió, en 1987, el ruso Romanov en 91.131 Km., algo impensable de cubrir en situaciones normales.
Los datos expuestos reflejan que la mayor fuerza opuesta al desplazamiento del ciclista es la aerodinámica, ésta supone más del 80% de todas las fuerzas de resistencia cuando solo se desplaza a 30 Km/h y muy superiores cuando se incrementa la velocidad.
Se puede afirmar que la fuerza aerodinámica más importante que se opone al desplazamiento en ciclismo es la componente de arrastre, la cual puede considerarse compuesta de un arrastre viscoso o superficial, producido por la fricción laminar del aire contra la bicicleta y el ciclista, más un arrastre de forma producido por el déficit de momento de la estela al existir separación de las líneas de corriente. Cuando el ciclista o cualquier componente de la bicicleta se desplaza a través del aire se produce necesariamente un rozamiento del aire con dicha superficie, lo que constituye una fuerza que reduce la velocidad del ciclista denominada fuerza de arrastre viscoso o superficial. Su mayor o menor intensidad está relacionada con la viscosidad del fluido y el rozamiento de deslizamiento del aire a través de la superficie.
La viscosidad se considera la fuerza necesaria para deslizar una capa de fluido sobre otra, en este sentido, cuando la viscosidad del fluido se incrementa, también se incrementarán las fuerzas de resistencia al desplazamiento, ya que si consideramos que un ciclista se desplaza a cierta velocidad a través de aire en reposo, las capas de aire más próximas se desplazarán con él produciendo un cambio gradual de velocidad entre capas y, consecuentemente, un deslizamiento que se traduce en el incremento del arrastre viscoso o superficial. Debido a la menor densidad de aire, los registros de velocidad conseguidos por ciclistas experimentados en la ciudad de México (2.260 m. de altitud) son entre un 3% y un 5% mejores que los realizados a nivel del mar.
Como se ha comentado, la fuerza de arrastre viscoso tiene su origen en el desplazamiento que se produce entre las capas de aire más próximas a la superficie del ciclista y bicicleta. Dicho desplazamiento es mayor cuando se incrementa el rozamiento de deslizamiento del aire a través de la superficie o, lo que es igual, cuando se incrementa el coeficiente de rozamiento. Por el contrario, un coeficiente de rozamiento pequeño hace que las capas de aire se deslicen a través de la superficie, en lugar de desplazarse con ella, reduciéndose la fuerza de arrastre viscoso. En este sentido, los trajes muy ceñidos, de una sola pieza y de materiales de fibras suaves puede reducir el rozamiento hasta un 30%, comparado con el mismo ciclista vistiendo pantalones ajustados y chaqueta.
Otro dato comparado que permite significar la importancia que adquieren las resistencias aerodinámicas es el récord de la hora, mientras que el récord oficial lo consiguió en Noviembre de 1994 el suizo Rominger en 55.291 Km., el récord de la hora en pista cubierta, tras moto, lo consiguió, en 1987, el ruso Romanov en 91.131 Km., algo impensable de cubrir en situaciones normales.
Los datos expuestos reflejan que la mayor fuerza opuesta al desplazamiento del ciclista es la aerodinámica, ésta supone más del 80% de todas las fuerzas de resistencia cuando solo se desplaza a 30 Km/h y muy superiores cuando se incrementa la velocidad.
Se puede afirmar que la fuerza aerodinámica más importante que se opone al desplazamiento en ciclismo es la componente de arrastre, la cual puede considerarse compuesta de un arrastre viscoso o superficial, producido por la fricción laminar del aire contra la bicicleta y el ciclista, más un arrastre de forma producido por el déficit de momento de la estela al existir separación de las líneas de corriente. Cuando el ciclista o cualquier componente de la bicicleta se desplaza a través del aire se produce necesariamente un rozamiento del aire con dicha superficie, lo que constituye una fuerza que reduce la velocidad del ciclista denominada fuerza de arrastre viscoso o superficial. Su mayor o menor intensidad está relacionada con la viscosidad del fluido y el rozamiento de deslizamiento del aire a través de la superficie.
La viscosidad se considera la fuerza necesaria para deslizar una capa de fluido sobre otra, en este sentido, cuando la viscosidad del fluido se incrementa, también se incrementarán las fuerzas de resistencia al desplazamiento, ya que si consideramos que un ciclista se desplaza a cierta velocidad a través de aire en reposo, las capas de aire más próximas se desplazarán con él produciendo un cambio gradual de velocidad entre capas y, consecuentemente, un deslizamiento que se traduce en el incremento del arrastre viscoso o superficial. Debido a la menor densidad de aire, los registros de velocidad conseguidos por ciclistas experimentados en la ciudad de México (2.260 m. de altitud) son entre un 3% y un 5% mejores que los realizados a nivel del mar.
Como se ha comentado, la fuerza de arrastre viscoso tiene su origen en el desplazamiento que se produce entre las capas de aire más próximas a la superficie del ciclista y bicicleta. Dicho desplazamiento es mayor cuando se incrementa el rozamiento de deslizamiento del aire a través de la superficie o, lo que es igual, cuando se incrementa el coeficiente de rozamiento. Por el contrario, un coeficiente de rozamiento pequeño hace que las capas de aire se deslicen a través de la superficie, en lugar de desplazarse con ella, reduciéndose la fuerza de arrastre viscoso. En este sentido, los trajes muy ceñidos, de una sola pieza y de materiales de fibras suaves puede reducir el rozamiento hasta un 30%, comparado con el mismo ciclista vistiendo pantalones ajustados y chaqueta.
La fuerza de arrastre de forma se produce cuando el aire que se desliza alrededor del objeto es incapaz de seguir su contorno (figura 1). En esta situación, parte del aire se frena cuando choca con la sección transversal del cuerpo perpendicular al flujo y otra parte es incapaz de seguir el contorno de la superficie, produciéndose dos vórtices iguales o corrientes en torbellino detrás del ciclista que, según el teorema del momento cinético, producen una fuerza de arrastre opuesta al desplazamiento. Además, este hecho hace que la velocidad del flujo sea mayor detrás del ciclista que en la parte frontal y, según el teorema de Bernoulle, se produce una fuerza de succión posterior que reduce la velocidad del ciclista.
Según lo expuesto, la magnitud de fuerza de arrastre de forma, dependerá básicamente de la sección transversal o área frontal expuesta al desplazamiento. En este sentido, han puesto de manifiesto como una reducción de 0.16 m2 en el área frontal, motivada por el cambio de posición del ciclista sobre la bicicleta (de vertical a posición de carrera) produce un incremento en la velocidad de 1.13 Km/h, cuando se desplaza a una velocidad de 24 Km/h. Como se comentará más adelante, los cambios de posición no solo afectan sobre la fuerza de arrastre, sino que también tienen implicaciones sobre la transmisión de fuerza sobre el pedal.
Según lo expuesto, la magnitud de fuerza de arrastre de forma, dependerá básicamente de la sección transversal o área frontal expuesta al desplazamiento. En este sentido, han puesto de manifiesto como una reducción de 0.16 m2 en el área frontal, motivada por el cambio de posición del ciclista sobre la bicicleta (de vertical a posición de carrera) produce un incremento en la velocidad de 1.13 Km/h, cuando se desplaza a una velocidad de 24 Km/h. Como se comentará más adelante, los cambios de posición no solo afectan sobre la fuerza de arrastre, sino que también tienen implicaciones sobre la transmisión de fuerza sobre el pedal.
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