Una de cascos (II)

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El pasado sábado 9 de mayo estuve haciendo la primera parte de la batería de pruebas proyectada para los dos modelos de Spiuk, el Aizea y el Dharma. Digo la primera parte de la batería de pruebas ya que sólo pude hacer las pruebas de velódromo debido a que me llevó desde las 9 de la mañana hasta las 5 de la tarde.

Para que nos hagamos una idea os dejo un pequeño extracto del vídeo de la prueba. 

Quiero destacar algo que me ha parecido muy interesante a no a tanto a nivel aerodinámico como a nivel de confort en el Aizea. Cuando se usa el visor parte del aire se conduce hacia la cara y no se queda parado en la frente haciendo que la sensación de fresco sea mayor con visor que sin él. De hecho da la sensación de que el Aizea con visor es más fresco que el Dharma con carcasa.

Resultados del velódromo

Finalmente y debido a los problemas del tipo de prueba, tras más de 8 horas en el velódromo sólo he podido analizar de forma exhaustiva tres configuraciones: Aizea con todo el kit aerodinámico salvo la ventilación, Dharma abierto y Dharma cerrado. Para el que esté interesado abajo expongo en el apartado “Notas del test” todos los condicionantes que han llevado a tan sólo centrarnos en 3 tipos de configuración.

Básicamente se observa una ventaja del casco Aizea frente al Dharma cerrado y abierto de un 7.4% y un 8.3% más o menos en la potencia aerodinámica. Lo que a 36 km/h suponen hasta 13 W de diferencia, a 38 km/h 15 W y a 42 son 21 W.

En cuanto a los dos valores que íbamos a querer calcular para todas las pruebas como comenté en la entrada anterior, el CdA y el Crr (coeficiente aerodinámico y el de rodadura) aproximadamente son para cada caso:

Modelo de casco	CdA (m2)	Crr
Aizea	0,2437	0,00585
Dharma con carcasa	0,2633	0,00585
Dharma sin carcasa	0,2656	0,00585

Con estos resultados y la ecuación de la potencia puedo obtener las tres curvas o la potencia para cada velocidad. (he puesto algunos valores medidos en el potenciómetro del Dharma y del Aizea mediante cruces)

Pongo dos ejemplos:

Con el casco de ruta sin carcasa a 36 km/h estaríamos consumiendo 209 W, con la carcasa bajaríamos aproximadamente 1-1.5W y con el Aizea estaríamos en 196 W, es decir, 13 W menos.

Visto de otra forma, veamos cuánto tiempo podríamos ganar en las diferentes distancias típicas de 

competición a 200 W:

Modelo de casco	Velocidad a 200 W	Olímpico sin draf.	Half	Ironman
Aizea	36.3	1:06:07	2:28:46	4:57:31
Dharma con carcasa	35.5	1:07:36	2:32:07	5:04:14
Dharma sin carcasa	35.4	1:07:48	2:32:33	5:05:05

Como se puede ver, en un Ironman la diferencia de tiempo es de 7 minutos y medio para el mismo grado de esfuerzo.

Además, por si alguno tiene alguna duda, mi perfil de Strava (https://www.strava.com/athletes/2462117 ) está abierto, con lo cual se puede revisar los datos del test del 9 de mayo, con las potencias incluidas aunque me gustaría exponer una muestra de los mismos, en el entorno de los 38 km/h los resultados medidos son los siguientes:

Modelo de casco	Velocidad media	Potencia medida
Aizea	38.6	233
Dharma con carcasa	38.2	240
Dharma sin carcasa	38.0	239

Para que nos hagamos una idea, para que pudiéramos comparar a la misma velocidad ambos cascos pasar de 38.2 a 38.6 km/h suponen 8 W extra, así que la diferencia sería de 233 a 248 W, los 15 W obtenidos mediante las curvas calculadas.

Notas del test:

1. Configuración inicial.

2. Influencia del viento, la temperatura, humedad y presión.

3. Importancia de la velocidad inicial, final y variación de la media.

4. Problemas por la posición del casco y la velocidad constante.

5. Problemas en las pruebas de diferentes configuraciones del casco Aizea.

6. Errores derivados de las bajas velocidades.

7. El estado del firme, la variación del Crr.

8. Medición de la ventilación bajo el casco.

9. Método de cálculo mediante análisis de Chung o de altura virtual.

1. Configuración inicial

Para el test finalmente he optado por una bicicleta de triatlón sin drafting tipo “open mould” talla 57 con el guiado de cables interior modificado con Plato de 53 dientes y piñones 12-25 con 10 velocidades. Portabidón en el cuadro sin bidón. El peso del conjunto bicicleta, ciclista, ropa y casco antes de las pruebas definitivas fue de 91.0 kg tanto con las pruebas con el Aizea como con el Dharma, ya que se corrigió la diferencia bebiendo agua.

Las ruedas son de perfil alto, 88 mm de alto y 19.5mm de garganta, tubulares con un powertap SL+ en el buje trasero. La delantera de 20 radios sin cruzar y la trasera de 28 radios a tres cruces. Tubular delantero Vittoria corsa evo cx II 700x21 pegado con triple capa de pegamento para Vittoria, alargador de válvula de vittoria, unos 1000 km; tubular trasero Continental Competition con mismas características que el vittoria.

Primero realicé la medición de la circunferencia de la rueda trasera a la presión de trabajo de 11kg, 2117 mm, tras ello la puesta a cero del powertap con pilas nuevas y la comprobación del calibrado del par en la biela con un peso de 50 kg. Con ello eliminamos el factor de inseguridad del gps y obtenemos la velocidad de forma mucho más precisa. Se hizo el test con la configuración de la rueda a 2100 y luego se corrigió en el programa de cálculo la diferencia de velocidad.

El velódromo abierto cuenta con curvas peraltadas, una cuerda de 363 m aunque la trazada por comodidad ha estado en la línea azul, resultando en vueltas de aproximadamente 400 m y una pista sobre la que circular con un firme relativamente rizado resultando un Crr más elevado del esperado, al contrario que en ocasiones anteriores. Tras las primeras vueltas de comprobación de la mecánica, seguridad y giros en ambos sentidos comencé las primeras pruebas de las diversas configuraciones para el soporte del ordenador de a bordo, optando por colocarlo junto a las manetas al estar lo más alejado posible.

2. Influencia del viento, la temperatura, humedad y presión.

Realmente salvo la influencia del viento, que complicaría las ecuaciones y la toma de datos, la humedad, temperatura y presión ambiental no juegan un papel fundamental a la hora de evaluar los resultados ya que sólo influyen linealmente en la densidad del aire.

El viento medido con anemómetro en diferentes puntos del trazado y en el centro de la pista arroja datos bastante bajos, con un punto a 1 km/h en la contrarrecta en dirección de circulación y menos de 1 km/h en la recta principal. Por lo tanto lo considero como “no significativo” como ya demostré en la entrada anterior.

En cuanto a la medición de temperatura, humedad y presión se mantuvo estable durante el periodo principal de la prueba (de 15:00 a 17:00) con 28º C en la temperatura y una densidad del aire de unos 1.18 kg/m³.

3. Importancia de la velocidad inicial, final y variación de la media.

Uno de los principales problemas del cálculo del CdA mediante este método está las variaciones de velocidad durante la prueba y la diferencia entre la velocidad inicial y la final.

Si hay variaciones de velocidad grandes durante el tiempo de la prueba respecto a la media, por ejemplo: velocidad media = 38.0 km/h, pero con variaciones de +-3 km/h y frecuentes lo que ocurre es que el valor de potencia nos va a dar más alto. ¿Por qué? Porque la potencia aerodinámica depende del cubo de la velocidad, por lo tanto para evitar que la potencia quede desvirtuada debemos de conseguir que las variaciones sean mínimas. Por ejemplo:

Paero (38 km/h) = 224 W

Paero (41) = 272 W

Paero (35) = 183 W

Con ello si el total del tiempo fuéramos a 38 km/h la potencia media sería 224 W pero si fuéramos la mitad a 41 y la otra a 35 la media saldría a 227.5 W, es decir, 3.5 W más.

Otro aspecto importante es la velocidad inicial y la final en las pruebas, hay que tratar de conseguir que sean lo más parecidas posibles y para que la aceleración o deceleración en el intervalo sea la mínima. Para eliminar dicha influencia el truco está en aumentar el intervalo de medición, cada vez que lo duplicamos limitamos dicho problema a la mitad. Por ejemplo, si comienzo el test a 36 y termino a 40 km/h en un periodo de 2 minutos estaré sufriendo una aceleración de 0.00925 m/s2, lo que teniendo en cuenta una velocidad media de 38 km/h y un peso del conjunto bicicleta + ciclista de 91 kg, suponen una potencia necesaria para acelerar en el periodo de 8.9 W. Si aumentásemos el intervalo a una hora bajaríamos a 0.29 W en acelerar y si la velocidad inicial respecto a la final fuera de 0.4 km/h la diferencia sería de 0.89 W.

Por eso mismo he tenido que ir descartando pruebas al ser demasiado grande la diferencia de velocidades durante la prueba o entre la inicial y la final.

4. Problemas por la posición del casco y la velocidad constante.

Sin embargo, todo lo dicho anteriormente tiene como principal inconveniente que es muy complicado hacerlo sin ir mirando constantemente la pantalla del ordenador de a bordo. Ese continuo mirar hace que la cabeza tienda a bajarse en vez de mirar con los ojos, con lo cual la posición del casco aerodinámico no es óptima. Seguramente si las pruebas se hubieran hecho con algún tipo de dispositivo que avisase por pitidos el resultado habría sido mejor.

5. Problemas en las pruebas de diferentes configuraciones del casco Aizea.

Otro de los objetivos de esta batería de pruebas era comprobar la influencia de la ventilación, el visor o los dos modelos de cola del casco Aizea.

Por desgracia es muy complicado comprobar la diferencia de efectividad entre las diversas configuraciones ya que al tener que estar controlando todo el tiempo la velocidad hay veces que bajas la cabeza más que otras, por lo tanto pueden salir resultados incoherentes.

¿Cuánto puede influir la ventilación? A la luz de los resultados observados en el Dharma, la influencia de la ventilación no será mayor de 0.5% y en tal caso es el usuario quien tiene que valorar las ventajas.

¿Cuánto influye el visor? La experiencia nos dice que un casco con visor es mejor que uno sin él a nivel aerodinámico. Sin embargo, quiero destacar de nuevo que el hecho de que el visor conduzca parte del flujo hacia la parte de la cara hace que sea más agradable ir con visor que sin él.

¿Cuánto influye la ausencia de cola? Es una tendencia actual la de recortar la cola de los cascos incluso de hacer cascos tipo “orinal” dado que la mayoría de los triatletas tienen la tendencia a fijar la vista en el suelo y no en el horizonte y así teóricamente se reducen la pérdidas. En este caso depende exclusivamente del gusto del triatleta o ciclista.

5. Errores derivados de las bajas velocidades.

Cuando se circula a bajas velocidades para hacer la prueba los errores van a ser muy grandes ya que hay problemas en cuanto a la medición de potencia ya que por lo general cuando la cadencia es menor de 30 ó 45 rpm los potenciómetros o dejan de medir o dan valores anómalos según los casos. Además para mantener esas bajas velocidades en un velódromo hay que tener cuidado con los peraltes  ya que al pasar a la zona horizontal se produce una inevitable aceleración subiendo mucho la velocidad, tanto como pasar de 21 a 24 en un corto espacio.

Sin embargo, a pesar de todo ello, los resultados obtenidos con la corrección de velocidades iniciales y finales se aproxima mucho a la curva prevista. Por ejemplo en el caso del casco Aizea el resultado es de 66 W a 22.6 km/h y la predicción es de 68 W.

6. El estado del firme, la variación del Crr.

Debido al estado del firme, de cemento pintado, que ha sufrido bastantes daños desde hace dos años, he observado que el Crr se ha visto aumentado. Por eso mismo a pesar de lo que me esperaba cuando llegué allí lo vi claro y supuse que iba a subir el Crr como así se prueba en los resultados.

7. Medición de la ventilación bajo el casco.

En un principio y según la entrada anterior estaba previsto analizar la evolución de la temperatura interior bajo el casco en este experimento del velódromo, pero una avería en el cuadro de la bicicleta obligándome a desmontarla entera y rehacer el cableado interno dañó el cableado de los sensores. Debido al daño del cableado se quemó la centralita de medición y estoy a la espera de una nueva.

8. Método de cálculo mediante análisis de Chung o de altura virtual.

Como comprobación a los cálculos de velocidades medias y de formulación me gusta usar un método analítico desarrollado Robert Chung basado en una “altura virtual”. Se trata de un método que es muy visual combinado con el software “shareware” que suelo utilizar, el Golden Cheetah.

La explicación que da el señor Chung en su última revisión (http://anonymous.coward.free.fr/wattage/cda/indirect-cda.pdf ) de cómo calcularlo es mediante el método de regresión polinomial (cúbica). Sin embargo esta opción trae los problemas mencionados en puntos anteriores, por lo tanto la mejor solución es mediante el método gráfico y una altura virtual. Cuando ambas alturas coinciden en un intervalo entonces obtenemos la combinación del CdA y el Crr. Si, además, tenemos varios intervalos podemos aproximar ambos para asegurarnos de que cumplen.

En mi caso, tras obtener los resultados analíticos expuestos al principio de esta entrada, los compruebo en el Golden Cheetah con la aplicación desarrollada para el método de Chung. Con ello observo si hay alguna incongruencia, que en este caso no la hay.

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