La ciencia de la velocidad: ciclista, máquina y entorno en armonía


La UCI ha publicado en su página un interesante reportaje sobre los aspectos que influyen en la velocidad en pista. Por su indudable interés, publicamos íntegro este valioso documento, traducido al castellano.
Hay que ir más allá de la primera impresión cuando se trata de los ciclistas de pista, los más rápidos del mundo que generan una velocidad óptima. A primera vista, una bicicleta de pista una máquina básica, que incluye solo una marcha. No hay frenos: para reducir la velocidad, debe disminuir la frecuencia de pedaleo. No podría ser más simple, ¿verdad? 
Falso. Profundice un poco más y descubrirá cuadros creados a partir de software de dinámica de fluidos, investigación en el túnel de viento y pruebas de laboratorio, todo lo cual se utiliza para producir las bicicletas más ligeras, rígidas y aerodinámicas posibles.
Comencemos con el material, con la fibra de carbono, en un punto óptimo entre el menor peso y la máxima rigidez. Esa rigidez es vital cuando se consideran las fuerzas generadas por el ciclista sobre el cuadro. Tomemos como ejemplo al neerlandés Jeffrey Hoogland, quien estableció una mejor marca de 200 metros a nivel del mar de 9.448 segundos en los Juegos Europeos de Minsk, el pasado mes de junio. La velocidad de Hoogland alcanzó los 80 kilómetros por hora, ejerciendo una enorme presión sobre el cuadro. Si este careciera de rigidez, se habría perdido más energía en lugar de proyectarla sobre la bicicleta y al ciclista hacia adelante. Un desperdicio que le habría privado del record.
El papel de la superficie de apoyo
La potencia de Hoogland es inmensa, llegando a los 2.000 vatios. El material del cuadro ayuda más que impide, lo mismo que la forma. A medida que aumenta la velocidad del corredor, también lo hace exponencialmente la resistencia del aire; de hecho, cuando la velocidad se duplica, la resistencia del aire se multiplica por cuatro. Ahí es donde entran los mejores especialistas en aerodinámica del mundo, investigando y creando cuadros que reducen la resistencia. Y eso llevó a los tubos en forma de gota, que se presenta en la mayoría de las bicicletas de pista de hoy.
Esta contribución proviene en gran medida del trabajo del profesor Ascher Shapiro en la década de los 50, al demostrar que los flujos de aire son mucho más turbulentos al pasar sobre objetos redondos que sobre un perfil liso. El experto en aerodinámica Simon Smart ha demostrado que el tubo en forma de gota genera 1/20 de la resistencia causada por un tubo cilíndrico de diámetro similar.
Si es así, ¿por qué no vemos grandes carenados en las mejores bicicletas de pista del mundo? La razón se debe a las normas de la UCI, que buscan que el impacto de la máquina no supere al del hombre, lo que se logra estableciendo que el ancho de un tubo no deba exceder los 8 cm con un grosor de 2,5 cm, reducido a 1 cm para las vainas posteriores.
Esta relación de 8:2,5 equivale a 3,2:1. Los estudios demuestran que una relación entre 6:1 y 7:1 optimiza la aerodinámica sin penalizar el peso. Esta es la razón por la cual algunos fabricantes podrían diseñar sus tubos con una relación de 5:1 y truncar la forma del tubo para cumplir con las normas UCI. En teoría, esto debería reducir el arrastre creando una especie de cola virtual generada por la parte truncada.
El efecto de la presión atmosférica
Está claro que reducir la resistencia del aire es un parámetro esencial para maximizar la velocidad. Pero esta es solo una faceta de todos los impactos que el aire puede tener en los ciclistas de pista. La temperatura y la presión atmosférica también entran en juego. Durante su preparación para su intento de récord de la hora en junio de 2015, Bradley Wiggins dijo a los periodistas: "Gran parte de mi marca dependerá de la temperatura y de la presión atmosférica. No soy meteorólogo, pero si tienes una presión baja, por debajo de 1000 HPa (hectopascales), recorrerás mucho más. Hasta un kilómetro más por la misma potencia". 
El aire caliente también es menos denso que el frío y por eso que el equipo de Wiggins controló la temperatura del Velódromo de Lee Valley, Londres, a una constante de 28°. Y tuvo el efecto deseado: los 54,526 km de Wiggins superaron la marca de 52,937 km de Alex Dowsett. La plusmarca del británico duró casi cuatro años, superada por Victor Campenaerts en abril de 2019. Ayudado por la baja presión de la altitud en el Velodromo Bicentenario en Aguascalientes, México, el belga completó la hora con un total de 55.098 km.
La forma de la pista también influye en la velocidad del ciclista. Comenzando por lo básico, si un pistard acelerase en una pista plana, le resultaría casi imposible no salirse. Por ello la pendiente es un factor importante, que está determinada por su longitud. La inclinación de una pista de 250 metros, por ejemplo, no debe exceder los 45º, mientras que una pista más larga, de 333 m, no puede ir más allá de una inclinación de aproximadamente 32°. Finalmente, los velocistas prefieren pistas empinadas para generar velocidad, mientras que los corredores de fondo prefieren ángulos más suaves para preservar la energía. 
Los beneficios de la aspiración
El principio de preservación de la energía, permitido por el fenómeno de aspiración, es importante en las pruebas de equipo. Un corredor detrás de otro se beneficia de la estela de baja presión creada por el corredor delantero. Cuanto más cerca están los dos corredores, más importante es el fenómeno. Swiss Side, un fabricante de ruedas, ha demostrado que un ciclista a 10 cm detrás de la rueda trasera de otro ahorra 90 de los 250 vatios necesarios para mantener una velocidad de 45 km/h. Esto representa un enorme ahorro de energía del 39,5%. Como era de esperar, cuanto mayor es la distancia, menor es el efecto. Pero incluso estando 20 metros atrás, Swiss Side demostró un ahorro de energía del 8,9%.  
Los beneficios llegan incluso donde no se esperan. El profesor Bert Blocken, de la Universidad de Eindhoven, demostró que un ciclista que precede a otro podría beneficiarse de un fenómeno de empuje, del orden del 1,5%, si el ciclista está 15 cm detrás de él.
Por lo tanto, el éxito en el ciclismo en pista depende de más factores que solo el poder desarrollado por un hombre o una mujer recorriendo una pista ovalada lo más rápido posible. Sus bicicletas están lejos de las máquinas simples que parecen ser a la primera impresión. Es cierto que un bajo porcentaje de grasa corporal, músculos poderosos y una técnica eficiente son parámetros cruciales en el rendimiento. Pero el entorno, el equipo y la posición del ciclista también lo son. El ciclismo en pista es realmente la mejor combinación deportiva entre máquina y naturaleza, dos elementos que deben usarse en armonía, para ir lo más rápido posible.

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