Hemos vuelto!

Para esta segunda entrega iremos agregando los items más importantes del Informe Final, producto del esfuerzo de todo el grupo por lograr un Poyecto de buena calidad, acorde a los objetivos que nos hemos planteado.

Saludos!

Como medimos las variables

La verdad es que para nosotros es bastante difícil medir la fuerza de arrastre pero sin embargo si podemos medir la velocidad. Como es muy difícil lograr exactamente la misma pedaleada en distintos experimentos, utilizaremos esta metodología para nuestras mediciones:

1-Subiremos a una colina

2-Nos subiremos en la bicicleta sin el artefacto y sin pedalear nos dejaremos llevar por la pendiente hasta recorrer una distancia y mediremos el tiempo en recorrerla con un cronometro.

3-Pondremos el artefacto en la bicicleta y repetiremos el experimento, de esta manera veremos cuanto reducimos la fuerza de arrastre midiendo el aumento en la velocidad.

En pocas palabras repetiremos distintos experimento asumiendo “Ceteris Paribus” es decir que lo único que afecta en la diferencias de velocidad de los experimentos son los cambios en la aerodinámica de la bicicleta.

La aerodinámica:

Como dijimos anteriormente la aerodinámica trata disminuir la fuerza de roce producida por el aire cuando se avanza. Esta fuerza depende directamente de la velocidad en una razón bastante mayor que 1 a 1 por lo que podemos asegurar que entre más rápido se va se necesita hacer mucha más fuerza para vencer la fuerza del viento. Aquí es donde entra la aerodinámica que nos asegura que reduciendo el volumen de contacto con el aire y acercándonos lo más posible a la forma de una gota de agua horizontal deberíamos tener la menor fuerza de roce posible. ¿Los alerones?, los alerones se utilizan para desviar el aire de manera a que produzca una fuerza que pegue el móvil al piso de esta manera disminuyen la velocidad en recta pero permiten que el auto pueda tomar más rápido la curva sin perder el control. De esta manera matamos el mito de que los alerones nos hacen andar más rápido.

Aplicación de estas variables en nuestro proyecto

Como hemos visto hay varios factores que influyen en la aerodinámica de un móvil, los más importantes son por supuesto el volumen y la forma. En el caso de una bicicleta normal el volumen y la forma dependerán del tamaño del ciclista y de los accesorios que este utilice. Por ejemplo en las carreras los ciclistas utilizan cascos especiales (más aerodinámicos) y ropas apretadas para disminuir su volumen de esta manera son más veloces ya que disminuyen su fuerza de arrastre.

En nuestro caso, no podemos variar ni la vestimenta, ni la forma básica de la bicicleta pero si podemos crear un artefacto que se adapte a la bicicleta y que disminuya la fuerza de arrastre.

Variables a estudiar

Fuerza de arrastre

Todo cuerpo que esté inmerso en la corriente de un fluido estará sometido a fuerzas y momentos de fuerzas que dependen de la forma y orientación con respecto al flujo. La fuerza paralela al flujo se llama arrastre o resistencia al aire. Este arrastre tiene signo positivo cuando va en el sentido del flujo. Si un objeto ha de moverse contra el flujo deberá vencer a esta fuerza.

El arrastre es una fuerza mecánica. Es generada por la interacción y contacto de un cuerpo rígido y un fluido. No es generado por un campo de fuerzas como en el caso de fuerzas gravitacionales o electromagnéticas donde no es necesario el contacto físico. Para que exista arrastre el cuerpo debe estar en contacto con el fluido. Debe haber un movimiento relativo entre el fluido y el sólido.

Velocidad

En física, velocidad es la magnitud que expresa la variación de posición de un objeto en función de la distancia recorrida en la unidad de tiempo. Se mide en m/s.

Volumen

El volumen es la cantidad de espacio que utiliza un cuerpo, las medidas más comunes son los litros y los metros cúbicos.

Planificación

Los pasos que seguiremos serán de manera generalizada:

• Elección de alternativa más viable.

• Obtención de los materiales.

• Medición preliminar de todas las piezas y las formas que tendrán junto con la bicicleta.

• Planificar que se debe realizar a los materiales para realizar las distintas partes del modelo (como instalar el dispositivo, cortes, perforaciones, etc.), de acuerdo con las mediciones realizadas.

• Realización de diferentes tareas en cuanto a materiales (construcción, cortes mismos, etc.) luego de haber analizado y realizado las mediciones y la planificación de la construcción.

• Prueba del dispositivo.

Todas estas partes se irán explicando y desarrollando en el blog.

Luego de realizar un brainstorming en el grupo hemos llegado a 3 posibles alternativas: Dibujos adjuntos.

Modelo 1:

Este modelo consta de una sección que se colocara en la parte delantera de la bicicleta y una en la parte trasera, referidos en el dibujo como plumavit 1 y plumavit 2 respectivamente, para evitar la formación de vórtices o remolinos en la parte trasera de la bicicleta. Ambas partes son similares y son parecidas a la sección delantera de una motocicleta de competencia. Cada parte consta de plumavit cortado en forma curva tanto en la parte superior como en su parte lateral y que en el extremo tiene pegado otra sección de plumavit que es curvo en su parte inferior como se puede ver en el dibujo. Además estos irán unidos a la bicicleta mediante soportes o tensores que serán cubiertos por una tela que evitara el paso parcial del aire como se indica en la figura. Por último la parte delantera llevara una capa de plástico solido como las tiene las motocicletas también para intentar evitar el contacto del aire con el ciclista.

Modelo 2:

Este modelo consta similarmente del modelo uno con una parte delantera similar a la de una motocicleta que ya fue explicada en el modelo 1, pero que esta vez no tiene lo mismo en la parte trasera. En cambio tendrá unos paneles de forma curva que en el dibujo son llamados plumavit 2, que intentaran que el paso del aire sea más constante y sin separaciones, es decir más uniforme. Esta sección se repetirá en ambos lados de la bicicleta. En los casos de ambas secciones de plumavit, se unirán a la bicicleta lo más seguro mediante tensores o soportes, indicados en la figura.

Modelo 3:

Mejorar el modelo existente. (Por motivos de alto costo este modelo quedó desechado).

En los 3 modelos seleccionados se puede notar que no existen medidas fijas, debido a que no hemos realizado el análisis pertinente como para asegurar ninguna medida exacta y estudiaremos de manera exhaustiva cada caso para que a corto plazo este todo bien indicado en el blog.

Dificultades en la elaboración del modelo

Claramente este proyecto al desarrollar las distintas posibles soluciones, nos encontramos con distintas dificultades. Nombraremos algunas de ellas para tenerlas en consideración al desarrollar el dispositivo.

1.- Tenemos una cantidad de material y un presupuesto limitado, por lo que debemos ser muy cuidadosos al trabajar con este y en la toma de decisiones que involucren uso del material.

2.- El dispositivo debe ser cómodo y de fácil implementación a la vez, por lo tanto debemos tener cuidado al seleccionar la idea que no se estorbe al ciclista y que se pueda utilizar por cualquier persona.

3.- Debemos crear un dispositivo que sea estéticamente correcto y que a la vez cumpla con todos los objetivos ya mencionado en la sección metas y objetivos, siempre considerando las limitaciones de material.

4.- Debemos planificar el proyecto de manera correcta, estipulando plazos y metas que se logren de manera constante en el tiempo.

Análisis global

Fortalezas y Debilidades

Respecto al grupo de trabajo, es importante destacar la rápida coordinación en distribuir las tareas así como la motivación personal de cada integrante para hacer un buen trabajo. Concretamente, hemos ido actualizando nuestro Blog continuamente, mejorando el diseño y la presentación. Hemos recolectado y seleccionado información tanto de Internet como de libros especializados de mecánica de fluidos (en ingles y español) para poder así entregar una base teórica confiable y lo más completa posible.

Otra fortaleza es la multiplicidad de especialidades que se dan dentro del grupo, tales como transporte, mecánica y ambiental. Así, cada integrante aporta desde un enfoque distinto a un mismo problema, dándonos una mayor perspectiva y libertad de acción.

Sin embargo, el grupo se encuentra débil en relación al trabajo en equipo. A pesar de la gran coordinación entre nosotros, cada uno ha trabajado por su cuenta debido a las diferentes horarios que tenemos. Por ahora, esta modalidad de trabajo ha funcionado correctamente, pero creemos que a futuro, cuando se requieran hacer ensayos y mediciones varias, nos traerá bastantes complicaciones. Como solución, proponemos la elaboración de una planificación con distintos grados de importancia. Es decir, dentro del diseño, hay etapas que se pueden trabajar individualmente, como lo es la recolección de información, pero no así los ensayos experimentales, donde todos los integrantes deben desempeñar un papel importante. De esta forma, definiremos cuando es fundamental que todo el grupo este presente o si se puede trabajar de forma individual.

Etapas de diseño del proyecto

La definición del proyecto y Proceso de Diseño

En esta etapa se define el problema, es decir, que buscamos resolver y cuales son los objetivos que nos planteamos. Además, definiremos la metodología a utilizar para cumplir los objetivos planteados.

Identificación de Metas y Dificultades

Identificaremos las mayores dificultades para llevar a cabo el proyecto. Además, identificaremos los elementos en los que deberemos trabajar, ordenándolos según su complejidad.

Por otro lado, fijaremos metas y definiremos etapas.

Elaboración de Soluciones (Brain – Storming)

Lluvia de ideas; se propondrán distintas soluciones, sin importar que tan fantásticas sean. Lo importante es dar una gran variedad de soluciones, internalizando las dificultades y como estas pueden ser resueltas.

Analisis de las distintas soluciones

Se analizarán detalladamente todas las soluciones propuestas, señalando que se quiso evitar y cuales son los efectos colaterales que esto conlleva. El énfasis será puesto en reconocer fortalezas y debilidades en las distintas soluciones y en base a lo anterior, ponderarlas y seleccionar la mejor opción.

El diseño del dispositivo aerodinámico para la bicicleta será sometido a diversos análisis. En primer lugar, para tener una apreciación general respecto a las variables a considerar y su importancia en los efectos que impiden una mejor aerodinámica realizaremos un análisis global. Nos enfocaremos en la interacción entre el aire (como un fluido continuo) y el sistema ciclista – bicicleta e utilizaremos ecuaciones de continuidad, de energía y de cantidad de movimiento.

Organización y Funcionamiento del grupo de trabajo

El diseño de un prototipo para mejorar la aerodinámica de una bicicleta necesita varias etapas. Debemos recolectar información sobre la aerodinámica en general y luego analizar las distintas aplicaciones que se les ha dado a estos principios a lo largo de la historia. Así, tomando la experiencia de nuestros antepasados, buscaremos nuevas soluciones para mejorar la aerodinámica de la bicicleta.

Las etapas de diseño del proyecto fueron divididas de la siguiente manera:

Etapa	Responsable
Definición del proyecto y Proceso de Diseño	Nicolás Turrillas
Identificación de Metas y Dificultades	Nicolás Turrillas
Fundamento teórico de la aerodinámica y su aplicación en la bicicleta	Cristián Hartmann
Soluciones aerodinámicas a diferentes vehículos (excluyendo la bicicleta)	Juan Luis Alemparte
Encargado del Diseño y Actualización del Blog y Confección del PowerPoint	Francisco Stecher
Analisis Global	Nicolas Turrillas
Brain - Storming	Todo el grupo
Analisis de las distintas soluciones	Todo el grupo
Eleccion de la solución	Todo el grupo

Proceso de diseño de un producto industrial

Si bien, el proyecto consiste en construir un solo prototipo para mejorar la aerodinámica de la bicicleta, no está de más penar a futuro; producir una buena idea a nivel industrial.

Es importante señalar, que el diseñador debe basar su análisis información concreta y desde un enfoque totalmente objetivo. Es fundamental evitar antojos y caprichos personales ya que, finalmente, el producto está destinado a un consumidor y/o usuario, quien trasciende al propio diseñador. La funcionalidad es fundamental; debe cubrir las necesidades del usuario, sin olvidar su estética (ponderándola en su justa medida)

En el proceso de diseño se deben realizar investigaciones previas, es decir, buscar un marco teórico, soluciones existentes para el problema y similares. Luego, el brain-storming y el análisis crítico es fundamental. Dentro de estos analisis es importante realizar:

• Análisis ergonómico y morfológico

• Análisis tecnológico y productivo
  

• Análisis comunicacional
  

¡No somos los únicos!

Hemos descubierto que no somos los únicos interesados en la investigación de la aerodinámica de bicicletas.

A la derecha del blog podrán encontrar un video con los estudios experimentales de estos científicos de alto calibre.

Modelos a través de los años

Agregamos un Slide con ilustraciones de modelos de bicicletas a través de los años hasta llegar a su diseño actual.

El Slide lo pueden encontrar al costado derecho de la web.

Aerodinámica en las carrocerías

Para avanzar, un auto necesita desplazar una cierta cantidad de aire para vencer la resistencia con la que éste lo frena. La mayor o menor facilidad con la que el automóvil vence esta resistencia viene determinada por el producto de dos factores: la forma de la carrocería y su superficie. No podemos olvidar la velocidad ya que un auto que va muy lento prácticamente no tiene para que LUCHAR CONTRA EL VIENTO.

Al igual que Don Quijote luchó contra los molinos de viento en la clásica novela de Cervantes, los ingenieros deben enfrentarse al viento, un enemigo potentísimo que influye en el diseño, la estabilidad, el consumo y la habilidad de un auto.

Para avanzar hay que vencer la resistencia que hace el aire, un ejemplo muy común es caminar en la playa contra el viento. Caminar con una gran chaqueta y los brazos abiertos es más difícil que hacerlo encogido ya que el volumen de contacto del aire es mayor. Sin embargo, si uno utilizara una parca que al abrir los brazos adquiriera una forma especial que facilitara el paso del aire lo más seguro es que con esta chaqueta sería más fácil caminar contra el viento que encogido.

Estudiar el aire y los efectos que produce en los cuerpos es el objetivo de la aerodinámica, esta ciencia es vital para el diseño de cualquier carrocería de vehiculo, ya que las prestaciones de este dependerán directamente de las líneas finales de esta.


Coeficiente de Resistencia

La resistencia del coche al viento depende de la densidad del aire, la velocidad, su forma y superficie. La densidad es un coeficiente constante y totalmente independiente del auto. En cuanto a la velocidad “cuando la velocidad del coche es reducida, la resistencia es casi inapreciable, mientras que cuando el vehiculo dobla su velocidad la resistencia se multiplica por cuatro”. Otro factor determinante es la forma del auto, la forma ideal desde el punto de vista aerodinámico es un ovoide o una cuña ya que “su frontal es una curva suave que penetra fácilmente el aire y su parte trasera alargada devuelve suavemente el aire a suposición original evitando las temidas turbulencias”.


La medida que se utiliza para indicar la resistencia al aire de una “forma” es llamado coeficiente aerodinámico o Cx. Una magnitud que no tiene dimensiones , no se mide en kilos , ni en litros; simplemente se expresa como un número. Entre más grande sea este número más ineficiente será la forma de la carrocería.

En la actualidad los Cx de los vehículos oscila entre 0.25 y 4 este número no depende de el tamaño del automóvil por lo que hay que tener muy en cuenta que el Cx no indica por sí sólo la resistencia aerodinámica a la que se ve enfrentado el coche. Otro factor determinante es su superficie por lo que verdaderamente refleja la resistencia es la multiplicación S.Cx ( superficie. Coeficiente aerodinámico). Así, podemos encontrar autos muy pequeños con alto Cx tienen el mismo factor que autos muy grandes con bajo Cx.


Coches con forma de gota


La forma que, según los expertos, ofrece mejor relación entre volumen y resistencia al aire es una gota. Así, se podría pensar que una gota con ruedas sería el auto que más se acercaría a lo ideal aerodinámico. Sin embargo, explican desde Renault, llevar este ideal a al práctica “supondría reducir la altura del vehiculo en beneficio de la anchura y modificar la posición de los asientos traseros, colocándolos de espaldas a la carretera o cambiando su disposición: una persona delante} , dos en medio, una detrás” Pero por supuesto se intentan sin perder el confort, simular lo mejor posible esta forma. Los responsables de Audi indican que el diseño de su carrocería de su A2 (con Cx de sólo 0.25) se caracteriza por presentar una “suave inclinación progresiva hacia la parte posterior, conformando una efectiva aproximación a la aerodinámica de una gota de líquido”.


Formula 1: Pegados al Suelo

Bajos y grandes alerones, así son las características determinantes de una buena aerodinámica en los coches de F-1, cuyo objetivo es conseguir el balance óptimo entre la velocidad en recta y la velocidad en curva, mediante una buena adherencia. Los alerones de los F-1 “pegan” el auto contra el suelo con una fuerza superior a una tonelada. Sin embargo limitan la resistencia al avance y por tanto su velocidad sobre todo en las rectas. Esta reducción se compensa en la curvas, donde esta fuerza aumenta la adherencia de los neumáticos y permite seguir circulando a gran velocidad.

Aerodinámica

Antes de comenzar, debemos tener claro en que consiste la aerodinámica. En primer lugar, la aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre estos y el fluido que los rodea, siendo éste último un gas. En el caso que sea un líquido, la encargada de estudiarlo es la Hidrodinámica.

Un móvil en movimiento, sea este un automóvil, una aeronave, una motocicleta e incluso una bicicleta, está en contacto directo con el aire atmosférico, el cual provoca grandes efectos en el comportamiento de estos. En el caso particular de la bicicleta, su rendimiento se ve alterado notoriamente por la resistencia aerodinámica. Más aún, la resistencia del aire llega a ser más del 80% de la fuerza total de frenado, para velocidades superiores a los 30 Km./h. Es decir, si queremos mejorar el rendimiento de la bicicleta, claramente el enfoque viene dado por la aerodinámica. Incluso las perdidas mecánicas entre los componentes de la bicicleta tienen poca importancia en esta situación.


En términos generales, todo cuerpo inmerso en la corriente de un fluido (desde este punto de vista, toda la vida se desarrolla inmersa en la atmosfera) está sometido a fuerzas y momentos que dependen de la forma y orientación del cuerpo respecto al fluido. Si descomponemos esta fuerza general en dos, en una paralela al flujo y otra perpendicular, podemos señalar que la componente paralela al flujo se llama arrastre o resistencia al aire.

El arrastre es una fuerza mecánica, genera cuando un cuerpo interactúa y esta en contacto con un fluido. En el caso de la bicicleta, es claro que ella está en permanente contacto con el aire atmosférico. Además debe existir un movimiento relativo entre ambos.

Cuando un móvil se desplaza sobre la superficie terrestre y sumergido en la atmósfera, siente una fuerza que se opone al movimiento. Bueno, claramente estamos siendo afectados por la fuerza de arrastre. Dentro de los diversos factores que afecta su magnitud, podemos señalar que la sección de impacto y la forma de la superficie son bastante importantes.
Dado que estamos en el mundo real, los supuestos de fluidos ideales y despreciando efectos del roce no son validos. Es cierto que los supuestos anteriores nos ayudan a tener una vision bastante aproximada de la realidad, pero para nuestro caso, es imprescindible considerar los efectos tanto del roce como de la viscosidad del aire atmosférico.

La bicicleta es un cuerpo que sirve para desplazarse, y en el mundo real, lo hace a través de un aire viscoso.

Un cuerpo que se mueve en un fluido viscoso con velocidad constante debe estar sometido permanentemente a la acción de una fuerza, la cual se opone al movimiento. Esta resistencia que impide la aceleración del cuerpo se llama fuerza de arrastre, formada fundamentalmente por la suma de dos fuerzas.

La primera fuerza es la llamada arrastre de forma o de presión que resulta de los gradientes de presión que se forman en las partes traseras y delanteras de los cuerpos. Esta fuerza se produce cuando el flujo de aire no logra adaptarse al contorno del objeto que se mueve, haciendo que el aire se separe. Este último efecto se conoce como efecto de separación.

Para entender este efecto hay que señalar que los flujos de un fluido son irreversibles debido a las pérdidas de energía que ocurren durante el flujo, producidas por la viscosidad del fluido, o más bien, al gradiente de velocidades. Dada la existencia de este gradiente de velocidades, se genera el efecto de separación del fluido que consiste en que en algunas partes del flujo, el fluido va en dirección contraria a la dirección que tiene el flujo principal. Esto se puede ver por ejemplo en un difusor, en una tubería o, lo más interesante para nosotros, cuando un cuerpo que interrumpe el flujo de un fluido:

Para mayor claridad, presentaremos una imagen de un fluido que se ve interrumpido por un objeto. Veremos que relación existe entre el número de Reynolds, el cual proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos y el fenómeno de separación.


Generalmente las separaciones ocurren cuando el fluido pasa de un área más pequeña a un área más grande de flujo, y de menor consideración cuando se pasa de un área más grande a una pequeña (es importante considerar la forma del tubo de flujo, vale decir si tiene cambios de área con ángulos rectos o angulados).

La separación esta fuertemente relacionada con la fuerza de fricción. Las esquinas afiladas o de ángulos rectos forman gran separación, pero cuerpos de otras formas también afectan en la aparición de este fenómeno.

Esta separación del aire hace que la distribución de presión varíe sobre el objeto, esta se produce hacia la parte de atrás de la bicicleta, haciendo que la presión del aire allí sea menor que en la superficie delantera, produciendo resistencia.

La otra fuerza presente es la de arrastre viscoso o fricción de piel. El origen de esta fuerza se debe a las fricciones internas del fluido y el contacto de este con el cuerpo.

Cuando un fluido como el aire fluye través de una superficie, claramente hay fricción que se opone al movimiento. La magnitud del arrastre viscoso depende de la viscosidad del fluido y la suavidad de la superficie.

Un fluido muy viscoso se resistirá a fluir a lo largo de una superficie lisa, incluso si inclinamos la superficie. En este caso, la fuerza de fricción en la superficie es muy grande. Es cosa de observar un fluido como la miel, darla vuelta sobre la mesa de la cocina y notar como fluye muy lentamente.

En caso contrario, un fluido como el agua con una viscosidad mucho más baja se moverá mucho más rápido sobre la superficie inclinada (incluso si no la superficie es plana notamos que fluye fácilmente). Esto se debe la fricción entre el agua y dicha superficie es mucho más pequeña.
Ahora veamos que pasa si hacemos fluir el agua sobre otra superficie. Si seleccionamos una superficie muy áspera, como la alfombra de la casa, y la inclinamos, notamos que el agua fluirá más lentamente que en el caso anterior. Como la superficie es más áspera, la fricción es mayor y la velocidad menor.

En el caso particular del ciclista, la fricción aerodinámica es producida por el choque de las moléculas que componen el aire, que al chocar cambia su cantidad de movimiento y ejerce una fuerza normal a la superficie. Cuanto mayor sea la velocidad a la que se desplace el ciclista, mayor variación sufrirá la cantidad de movimiento de las moléculas y mayor será la fuerza normal que ejerzan. Por otra parte el deslizamiento de las moléculas también produce una importante fricción.

De lo anterior, notamos que la fricción depende de la velocidad.

Por otro lado, el flujo puede ser laminar o turbulento.

A velocidades bajas el flujo será laminar y por tanto la fricción muy pequeña, pero a velocidades más altas el flujo laminar se vuelve inestable y las capas del aire comienzan a separarse, generando un flujo turbulento y haciendo que la fricción sea mucho mayor.

Sin embargo, la mayor fuerza de fricción tiene lugar en la región cercana de transición de los dos flujos, pudiendo ser hasta 5 veces mayor que en la región del flujo turbulento. Este rango de transición se encuentra entre los 15 y los 20 km./h.

Ya hablamos bastante de aspectos generales, de la interacción de un cuerpo cualquiera y el aire.

Si analizamos concretamente el caso de un ciclista, la situación es bastante especial. La bicicleta en sí genera problemas aerodinámicos (dada su forma) pero es el ciclista (y su posición vertical clásica sobre la bicicleta) quien genera entre 65 % y 80 % de la resistencia total del aire. Por lo tanto, la postura del ciclista es muy importante. Desde hace mucho tiempo se ha sabido de la importancia que tiene la postura del ciclista. La posición agachada para las competencias y los manubrios bajos se han utilizado desde la década de 1890. Pruebas en el túnel de viento, al igual que otros experimentos, han demostrado que la posición adecuada del cuerpo puede reducir la resistencia del aire hasta en un 31% con respecto a una posición vertical.

Los nuevos manubrios han permitido que los ciclistas logren obtener una posición aerodinámica óptima. Esta posición consiste en agachar la cabeza, manteniendo la espalda derecha. Aún así se puede pedalear eficientemente. En esta posición la resistencia del aire se reduce en un 25%.

Un casco también puede ayudar a disminuir la resistencia aerodinámica, aproximadamente un 2%. De hecho, los cascos aerodinámicos modernos hacen que la resistencia del aire sea menor ¡incluso para un ciclista calvo! Por lo tanto, un casco apropiado no sólo te protege la cabeza, sino puede ayudarte a ganar una carrera.

Descripción del proyecto

La bicicleta es uno de los medios de transporte más utilizado y reconocido durante la historia de la humanidad. Los avances realizados en ella han sido considerables durante el tiempo, ya que la ciencia y la tecnología ha permitido crear distintos modelos que se adecuen a las necesidades de las personas. Consiste en un cuadro rígido, formado generalmente por tubos de aleaciones ligeras de alta resistencia, que servirá de soporte a todos los órganos de la maquina, como también al ciclista.


Es de gran importancia en todo tipo de móvil, el desarrollo aerodinámico que exista en él, para así mejorar el rendimiento del mismo. La bicicleta no es la excepción y debido a las múltiples disciplinas que existen hoy en día (mountain bike, ciclismo de velocidad, trial, etc.) como también, que ella es una alternativa importante como medio de transporte, debido a su bajo costo y a su compatibilidad con el medio ambiente, es importante analizar el tema aerodinámico en esta, ya que es uno de los temas que ha sido dejado de lado por la industria, porque se prohibió el uso de de accesorios aerodinámicos, por la unión de ciclistas internacionales (organismo que rige las carreras de ciclismo) en 1938.

Es por esto que en este proyecto, debemos analizar las condiciones aerodinámicas de un móvil en el aire, principalmente la bicicleta, considerando todos los posibles factores que participan en este tema, para luego desarrollar un prototipo que permita obtener un mejor rendimiento aerodinámico en una bicicleta, siempre bajo las condiciones estipuladas (materiales, costos, etc.)


Etapas del proyecto

- Primera etapa:

• Análisis teórico de la aerodinámica de un móvil, tanto bicicleta como otros (automóviles, motocicletas, aviones, etc.)

• Análisis de las variables que participan en este problema, como las fuerzas (arrastre), presiones, velocidad, fenómenos (separación).

• Diferentes soluciones que han sido desarrolladas para este problema, tanto como en la bicicleta, como para otros móviles.

• Ideas y soluciones posibles para el aparato solicitado, bajo las condiciones dadas.

- Segunda etapa:

• Propuesta final y desarrollo de la misma

• Medición de la fuerza de arrastre

Metas y dificultades

En este proyecto queremos lograr distintas metas, pero que claramente para llegar a ellas no estaremos exentos a dificultades relacionadas al desarrollo teórico y técnico del prototipo.

La primera meta para nuestro grupo es lograr obtener un mayor conocimiento de la aerodinámica de móviles de manera teórica, para así poder aplicarlos a situaciones de la vida real, como es en este caso la bicicleta. Queremos lograr un entendimiento de los factores a considerar en este problema (fuerzas, fenómenos, formas de medición) y llevar todo este aprendizaje a la práctica.

Claramente nuestro principal objetivo o meta en cuanto a la materialización del proyecto, es lograr disminuir la fuerza de arrastre que siente un ciclista al utilizar una bicicleta, ya que esta fuerza, para velocidades mayores que los 30 Km. /hr, llega a ser mas del 80% de la fuerza total de frenado (fuente: www.nodari.com.ar); es decir la resistencia del aire es claramente un factor importante, y por esto nuestra meta principal, reiteramos, será disminuir esta resistencia.

Como segundo objetivo importante, nos hemos planteado realizar un sistema que sea de fácil uso, es decir que no sea un “rompecabezas” a la hora de implementarlo, de manera que las dificultades a la hora de montar el prototipo, como también al momento de utilizar la bicicleta, sean mínimas y se maximice la comodidad.

Como último objetivo principal, queremos crear un dispositivo innovador, que sea ideado por una colaboración conjunta del grupo, claramente que sea lo mas elaborado posible estéticamente hablando, como también que sea de calidad. Ideas se obtendrán de cada integrante y discutirán de manera de lograr la mejor, obviamente guiándose en distintos modelos.

Otros objetivos pueden ir apareciendo guante el proceso, los cuales se informaran en el blog.


Claramente existen variadas dificultades y es necesario tener claras cuales son estas para poder guiar de mejor manera el desarrollo del proyecto. Enumeraremos las más importantes.

La primera dificultad a considerar es la poca experiencia que se tiene, teóricamente hablando, en cuanto a conocimiento de los distintos factores de la aerodinámica de móviles en fluidos, pero para esto estudiaremos los distintos factores que la componen.

Más concretamente hablando, la principal dificultad es la confección del modelo o prototipo mismo con recursos limitados. Solamente se dispondrá de un volumen de plumavit de medidas específicas (1m*0,5m*0,3m) y otros posibles materiales o elementos que deben ser secundarios. Debemos ingeniar un prototipo que cumpla con estas condiciones.

Otra dificultad practica es que dentro de las metas nos propusimos realizar un prototipo amigable, de fácil uso, por lo tanto tenemos la complicación de idear un sistema que sea nuevo, pero que a la vez tenga una implementación simple, que conlleva a que sea de construcción simple.

Por ultimo, la dificultad de crear un aparato que no haya sido inventado, pero que lleve a cabo el objetivo de disminuir la fuerza de arrastre, con los materiales ya mencionados, nos llevara a realizar un análisis minucioso de cómo construir y como llevar a cabo cada parte del sistema de manera que los objetivos se cumplan. Esto es distinto a lo anterior, ya que es el proceso que viene antes de la misma construcción, que es el idear y dejar claro cual es la idea y como lo realizaremos para no cometer errores y si cumplir las metas.