En el caso del calzado hay tres partes
bastante bien diferenciadas: la suela, el upper o parte superior que recoge el
pie desde la puntera hasta el talón incluyendo los cierres y la suela interior,
generalmente desmontable.
La suela es sin duda la parte más crítica
del calzado ya que es la encargada de transmitir casi todo el esfuerzo, por
ello es la que nos va a indicar lo bueno o malo que es. Así, cuanto más rígida
sea mejor transmitiremos la pedalada y no sólo eso, sino que protegeremos el
pie ante lesiones como la fascitis plantar o el neuroma de Morton. En esa
búsqueda de la rigidez tendremos que encontrar, como siempre, un compromiso
entre el peso y el grosor, ya que cuanto menos peso y grosor mejor.
Los tipos de suelas:
Las resinas plásticas inyectada en molde
son la solución más económica a la hora de construir una suela, son gomas que
se fabrican en molde mediante inyección, algo similar al calzado de deporte
tradicional o suelas de goma para trekking o calzado de calle. Son
relativamente rígidas pero permiten flexibilidad al caminar lo que restringe su
uso al MTB ocasional, son baratas y para ganar en rigidez se aumenta el grosor
haciendo que sean pesadas y con poca “sensibilidad”. Son una opción
recomendable para montar con pedales de plataforma combinados con calas ya que
agarran bien sobre la parte dentada al ir sin enganchar o reparte la presión
sobre la plataforma al ir con calas. Peso estimado entre 900gr y 1kg.
Compuesto de fibras sintéticas: las
poliamidas, cuyo producto más conocido es el “Nylon” o nailon. Una inyección en
molde de resinas (generalmente epoxi) y fibras crean una suela rígida y
relativamente ligera, aunque debido a los procesos de carga y descarga al
pedalear las fibras se van separando de las resinas haciendo que pierda
resistencia con relativa facilidad. Además, si el uso es diario envejecerá de
forma aún más rápida. Son una buena solución para zapatos de spinning o para el
ciclista de fin de semana. Son suelas relativamente gruesas y pesadas, con un
envejecimiento aunque no se usen. El peso estimado del conjunto puede bajar a
los 700 a 800gr.
Compuesto de fibras sintéticas con fibra
de vidrio, es básicamente una evolución del anterior, se añade fibra de vidrio
para aumentar la rigidez del conjunto, se puede hacer mediante malla o mediante
fibras. Es similar al casco de un barco. Son más ligeras a igualdad de rigidiez
que las anteriores y sufren menos degradación con su uso, aunque acaban
cediendo con el tiempo. El peso se puede reducir a los 600 a 700 gr.
La Inyección de fibra de carbono es una
solución de la industria con el objetivo de ahorrar en costes, pero no se puede
controlar el proceso, dando lugar a diferentes densidades de fibra, secados
irregulares y un aspecto visual pobre, lo que hace que se le añada un “look” de
fibra. No lo encuentro recomendable.
El compuesto de fibra de carbono es sin
duda la elección más acertada, tanto si vamos a usarlos a diario como si
pretendemos usarlos durante años. Como vimos en el artículo sobre la rigidez,
están compuestas de varias capas de fibra de carbono tejida y unida mediante
resinas de epoxi, el problema es que a diferencia de las anteriores, no se hace
mediante inyección en molde sino que hay que hacerlas a mano colocando las
diferentes capas de tejido de carbono. Después de ese proceso se extrae el
vacío y luego se inyectan las resinas, obviamente todo este proceso dispara el
coste.
Son suelas ligeras, con diferentes
grosores según el punto de apoyo y con formas y nervaduras para aumentar la
rigidez puntualmente. Permiten perforaciones para ventilar ya que se puede
reforzar puntualmente y al tener un ciclo de histéresis poco acusado sufren
poco envejecimiento y desprenden poco calor siendo generalmente el upper el
causante del cambio de calzado. Su único punto débil son los punzonamientos,
algo realmente complicado. El peso ronda desde los 400 hasta los 600 gr
dependiendo de los cierres y tacos añadidos a la suela.
El upper
El upper y los cierres ayudan a esa
sensación de tranmisión directa de esfuerzos. El upper ha de ser ligero y
permeable al vapor de agua, por eso las fibras sintéticas junto a la microfibra
son la mejor opción. Sin embargo, podemos tener versiones más centradas en una
gran ventilación con grandes zonas con rejilla típicas de verano y otras más
cerradas con un tejido con ligera perforación para todo tipo de climas.
Hoy en día ha cobrado mucha importancia el
cierre que contribuye a esa sensación de “envolver” el pie sin deformarse es
por ello que se usan cierres con ruedas dentadas con cable de Kevlar o
micrométricos. Esto se hace para evitar que el tradicional velcro vaya siendo
cada vez menos seguro con el uso o la falta de ajuste preciso en los cordones,
que los ha restringido a un uso completamente ocasional o para clásicos.
Suela interior
Por último, la suela interior aunque no lo
parezca tiene su parte crítica, tiene que ser ventilada pero no ceder con el
tiempo, por eso mismo las fibras apelmazadas sin tejer suelen ser el mejor
equilibrio. Pensemos que una mala elección de suela interior puede deformarse
con el tiempo y perder grosor en los puntos de apoyo, haciendo que el pie
baile. En muchos casos hay suelas más
cerradas para el invierno y otras más frescas para el verano.
Modelos de Spiuk
Spiuk, consciente de las necesidades de
los diferentes usuarios tiene una gama extensa que cubre desde los modelos más
básicos con suela de goma como las Linze, Compass o Motiv y otros con suelas de
poliamidas.
En
cambio en su gama más alta la opción es la fibra de carbono 16RC, 16MC,
Trivium-C y Pragma; además de sus equivalentes con suela de poliamidas con
fibra de vidrio como son la 16R, 16M, Trivium y las Progeny.
No
os olvidéis que cada vez que hacéis click sobre el anuncio que hay arriba de la
página google contribuye al mantenimiento de esta web con 10 céntimos.
La idea de esta última prueba es hacer una prueba de campo
un poco más real que la de dar vueltas en un velódromo, como os comenté en la
primera entrada de los cascos.
Con estas condiciones los verdaderos resultados comparativos
entre ambos cascos hay que verlos en la segunda entrada y no en esta. Esto se
debe a que las variaciones en las condiciones de tráfico que pueden provocar
frenazos (como así ocurrió) pueden alterar bastante los resultados y si no se
analizan con cuidado se pueden sacar conclusiones erróneas.
Quiero aclarar que mi método de medición de la temperatura
bajo el casco no es el único método posible para reflejar la calidad de
ventilación. Sin embargo, no hay ningún método “oficial” o estandarizado como
ocurría con la potencia; es más, sólo he sido capaz de encontrar un método que
estudia la ventilación en túnel de viento introduciendo una esfera en el casco
a 60ºC y viendo cuánto tarda en enfriarse hasta una temperatura. No es fiable
porque no tiene en cuenta que hay un ciclista sobre la bici en vez de una
pequeña esfera y esto altera la circulación del aire.
En este caso la idea es establecer un resultado cualitativo
y no cuantitativo. Es decir, ¿qué es mejor, ir con un casco de carretera con la
carcasa de invierno o con un casco de contrarreloj? Para eso lo que he hecho ha
sido medir la temperatura exterior y la interior bajo el casco durante la
prueba y el máximo de la misma. A mayor temperatura interior menos ventilación.
Hay que tener en cuenta que la temperatura interior nunca va
a sobrepasar la temperatura exterior o la corporal (la que sea más alta de las
dos) ya que nuestro cuerpo no va a estar más caliente de 37-38ºC. Como rara vez
vamos a estar a más de 38ºC, lo importante es la diferencia entre la exterior y
la interior, cuanto más se parezca la interior a la exterior más ventilado
estará el casco y por lo tanto más refrigerado.
Aquí vemos las imágenes del montaje para medir las temperaturas:
La sonda
La centralita Arduino sin conectar la sonda (si queréis el programa pedídmelo y os lo envío por email).
Anemómetro, termómetro e higrómetro Kestrel 3000.
Montaje en los cascos
Prueba del Dharma sin carcasa con el cableado bajo el maillot.
Los resultados
Vaya por delante que antes de comenzar esta prueba no las
tenía todas conmigo, el termómetro con memoria que suelo utilizar para otro
tipo de experimentos había muerto. Así que tuve que crear un dispositivo
electrónico con memoria bastante aparatoso pero con gran precisión que iba a
alojar bajo mi maillot en una bolsa hermética. La sonda de temperatura iría
cableada hasta situarse bajo el casco en el canal principal de ventilación en
una bolsa hermética para evitar que la humedad falseara las mediciones.
En cuanto a las temperaturas medidas fueron:
Modelo de casco
Exterior
Media casco
Máxima casco
Aizea (aero)
25.5
30.0
31.0
Dharma con carcasa (ruta)
26.5
32.0
34.0
Dharma ventilado (ruta)
27.0
28.5
29.0
Como era previsible el casco de ruta sin carcasa era el
mejor ventilado, de hecho ya lo había comprobado en el desierto de Marruecos
con temperaturas por encima de 40ºC. Sin embargo la duda estaba entre el casco
de ruta con carcasa y el casco aero.
La elección es bien clara: casco aero ventilado es mejor que
casco de ruta con carcasa. Es más, algo impresionante fue quitarme el casco de
ruta y literalmente chorreaba sudor, en cambio con el Aizea no hay apenas
sudor.
¿Y el beneficio aerodinámico?
Como ya he comentado antes esta parte de la prueba era más
complicada por ser un circuito abierto al tráfico. Para ello haría dos salidas
con cada casco tratando de mantener la potencia estable, una de ellas se haría
a baja velocidad y otra a alta.
El problema estaba en el mismo tráfico y no en el viento,
dado que éste no pasaba de 2 km/h prácticamente en perpendicular al recorrido.
De hecho en la primera salida con el Aizea tuve que detener por completo la
bicicleta y en la segunda prácticamente también al llegar a una rotonda. Además
en ambos casos tuve que dejar de pedalear al entrar en la primera de las
rotondas al haber coches dentro de la misma.
Esos frenazos llevan consigo un coste al tener que recuperar
la velocidad anterior; por ejemplo, si vas a 36 km/h, tienes que frenar hasta
estar parado y luego volver a 36 km/h suponen 2.5W más en una prueba de media
hora y el equivalente a 5 W en una de un cuarto de hora.
Además no sólo está en la potencia perdida al tener que
recuperarnos de un frenazo sino que también perdemos tiempo y por lo tanto
afecta a la velocidad media como explico en el Anexo.
Por último, debido a la variación de temperaturas varía la
densidad del aire, cuanto más baja es la temperatura más denso es el aire.
Estos son los resultados en velocidad y potencia:
modelo
Temperatura
Densidad aire
Velocidad media
Potencia media
Aizea
25.5
1.183
40.42
259
32.95
154.5
Dharma con carcasa
26.5
1.179
37.6
221
32.2
150
Dharma sin carcasa
27.0
1.177
37.5
222
32.7
158
Con estos resultados podemos calcular el CdA y Crr, que son
bastante similares a los obtenidos en el velódromo. Sin embargo, debido a la
posible influencia del paso de algún coche, la ausencia de giros y una mejor
postura son algo mejores.
Modelo de casco
CdA (m2)
Crr
Diferencia con Aizea
Aizea
0,2439
0,00544
Dharma con carcasa
0,2579
0,00544
3.6%
Dharma sin carcasa
0,2530
0,00544
5.4%
La gráfica es bastante similar a la obtenida en la entrada
anterior sobre cascos (ver aquí) y no me voy a extender sobre ella. En el caso
del casco Aizea cometí el error de no hacerlo a la misma potencia que en los
dos anteriores, pero al hacerlo por sensaciones fue difícil resolver el “efecto
placebo”.
Conclusión
Si hablamos de una carrera contra el crono y salvo
temperaturas anormalmente altas (por encima de 35ºC) yo recomiendo usar el
casco Aizea. De hecho en el Campeonato de España contrarreloj no se vieron
cascos de ruta aunque en Cáceres estuvieron a unos 40ºC. El beneficio en tiempo
es tan grande que merece la pena.
En un día de calor muy elevado en una prueba de larga
distancia como Lanzarote o Hawaii, depende un poco de las sensaciones que cada
uno tenga y de la capacidad de adaptarse al calor. En mi caso probablemente
recurriría al Aizea.
En ruta o en un triatlón con drafting si las condiciones lo
permiten usaría el de ruta con carcasa que me protege del frío y como se ha
visto bloquea muy bien el efecto del viento. Es más, en invierno lo encuentro
indispensable en rutas por montaña para evitar que nos congelemos al bajar.
Anexo: método de cálculo de las correcciones
Os expongo los números:
Potencia media = Trabajo total / tiempo total
Trabajo de aceleración = Fuerza x espacio
Trabajo de aceleración = masa total x aceleración x espacio
Usando las ecuaciones de la aceleración nos queda que el
trabajo debido a las aceleraciones en un recorrido es:
Trabajo = masa total x (velocidad final al cuadrado –
velocidad inicial al cuadrado)
W = m x (Vf2– V02)/2
Si queremos saber cómo afecta esa aceleración en la potencia
media de un intervalo determinado de tiempo:
Potencia media de aceleración = trabajo de aceleración /
tiempo del intervalo
P = W/t
Ojo, hay que poner todas las unidades en el sistema
internacional para no liaros. La velocidad se mide en m/s (se divide entre 3.6
la velocidad en km/h), la distancia en metros y el tiempo en segundos.
Por lo tanto para un peso total de 90 kg (incluyendo bici)
el trabajo de acelerar desde 0 km/h a 36 km/h es de:
W = 90 x (102 – 02) / 2 = 4500 Julios
Si hablamos de un intervalo de 30 minutos:
P = 4500 / 1800 = 2.5W
Como vemos es independiente del tiempo que se esté
acelerando, podemos tardar todo el intervalo o sólo una pequeña parte de él.
Sin embargo no sólo afecta a la Potencia esta frenada sino
que también lo hace a la velocidad media.
Si nosotros necesitamos recorrer 1 km
hasta alcanzar la velocidad deseada no será lo mismo que si necesitamos 5 km.
Supongamos que vamos a 36 km/h, frenamos hasta cero y
tardamos 1 km en volver a la velocidad objetivo tardaremos el siguiente tiempo:
Tiempo en recorrer 1 km acelerando = 2 x espacio / (velocidad
final – inicial) = 2 x 1000 /10 =200 segundos
Tiempo en recorrer 1 km a velocidad normal = espacio /
velocidad = 1000 / 10 = 100 segundos
Por lo tanto en una prueba de 30 minutos de duración aproximada
(18 km a 36km/h) aumentaríamos el tiempo en 200 – 100 segundos = 100 segundos y
además consumiríamos más energía y por lo tanto más potencia media, con lo cual
quedaría así:
Tiempo necesario 1900 segundos = 31’40”
Incremento de potencia 4500 / 1900 = 2.37W
Si esa aceleración se produjese en 2 km entonces:
Tiempo en recorrer 2 km acelerando = 2 x espacio / (velocidad
final – inicial) = 2 x 2000 /10 =400 segundos
Tiempo en recorrer 2 km a velocidad normal = espacio /
velocidad = 2000 / 10 = 200 segundos
Con lo cual quedaría de la siguiente forma:
Tiempo necesario de la misma prueba = 2000 segundos = 33’20”
Incremento de potencia 4500 / 2000 = 2.25W
Si esa aceleración se produjese en 100 m entonces:
Tiempo en recorrer 100 m acelerando = 2 x espacio / (velocidad
final – inicial) = 2 x 100 /10 =20 segundos
Tiempo en recorrer 100 m a velocidad normal = espacio /
velocidad = 100 / 10 = 10 segundos
Con lo cual quedaría de la siguiente forma:
Tiempo necesario de la misma prueba = 1810 segundos = 30’10”
Incremento de potencia 4500 / 1810 = 2.48W
Con lo cual parece interesante recuperar cuanto antes la velocidad sin entrar en un esfuerzo anaeróbico. Sin embargo aquí no tenemos en cuenta el tiempo que estamos
circulando con más resistencia de rodadura y aerodinámica.
Y no os olvidéis que cada vez que hacéis click sobre el anuncio que hay arriba de la página google contribuye al mantenimiento de esta web con 10 céntimos.
As you
already may know I like to investigate as much as possible in everything I do,
may be because I am an engineer. So this time what I am going to do is an
aerodynamic test with two types of bicycle helmets which are designed to be
used in cycling and triathlon.
Some months
ago I went to Unibike cycling trade fair and I wrote to entries in my blog, one
of them specifically devoted to two Spanish brands: Spiuk and Catlike. Now that
we have sunny days and a good weather for cycling I have decided to try two Spiuk
new racing helmets: the time trial Aizea and the road Dharma.
This new
entry doesn’t intend to be a general view of the helmets as there are many webs
and magazines that have already done that, you just have to google a bit and
you will find much more information and much better quality pictures of them.
The idea is to write 3 entries, one of them describing my first thoughts and
how I am going to test them, the second one a velodrome test and the third one
an open road test.
What results
do we expect?
As this
picture shows, the Aizea fits lower than the Dharma (4cm) and there is an
obvious difference in the total frontal area of the cyclist: 0.3491 m2
vs. 0.3580 m2, that means a difference of 2.5% in the total area. As
you may also see the Dharma is much more ventilated, with those two issues we
expect that the Dharma is less aerodynamic than the Aizea.
There are
also some details in the next picture, because the sudden change in the back of
the road helmet creates a turbulence zone and a low pressure behind the head
that is great for head cooling but it increases the air resistance. Even more,
the windshield of the Aizea helps to avoid the transition between the forehead
and the helmet reducing the drag.
Therefore
we expect that the Cd (drag coefficient) and the CdA (area x drag coefficient)
are greater in the road helmet than the Aizea. However, to give a general idea
of the benefits of the Dharma helmet in the future I will compare the Dharma
against my old road helmet, with and without the winter protection.
When you open the box that contains the Dharma
with a textile bag you have no doubt that its look is astonishing. It is even
lighter than it claims (220 grams), with a small descending tail that helps the
cooling effect.
It has 20
ventilation holes that guide the air through the helmet but not hitting the
head; they are also cleverly positioned to avoid direct sunlight over the head.
The rear fitting system is really small and very comfortable but a bit tricky
to use, you must press the wheel against your head to adjust the length of the
straps.
It also
comes with the typical solar shield for MTB, extra cushioning pads, an optional
bug stopper net and an aerodynamic wind shield very useful in winter. This wind
shield is very clever because only covers the entrance holes but not the exit
ones, therefore it can cool your head when you are going uphill but it won’t
chill your head when going downhill.
This helmet
is the one that I used in the Titan Desert 2015 where having a cool head it’s
very important, but avoiding to sunburn my head.
It is said
that first impressions are the 95% of the sales and with this new aero helmet
Spiuk has improved a lot from the old Kronos. Now is an in-mould helmet instead
of a helmet with a soft aero shell as the old Giro or the BBB. This helmet
covers your ears, has a removable windshield, two tails to choose and you can
choose your inclination by adjusting the straps. The final weight with the most
aerodynamic options is 470 grams, 10 grams lower than is said on the web.
Is a helmet
made to be used with the windshield, the ventilation closed and the long tail
option to increase the aerodynamic benefit. However as in long distance
triathlon is very difficult to ride on a very extreme position some riders will
prefer to choose a bit more comfortable option.
The optional
short tail helps those riders who tend to look downwards while riding, for
example when keeping an eye on the gps or for those who usually suffer from a
sore neck after the swim. What it does is to reduce the frontal area when
looking to the ground but keeping a good aerodynamic surface as it hasn’t many
surface transitions or ventilation openings. Therefore it is still better than
a road helmet.
The front
screen attached with magnets can be easily removed if we want to use our
glasses or if we want to increase the ventilation. However it doesn’t provide a
great vision as having a rounded shape makes it a bit difficult to have a
really true image deforming sometimes what you see. Even though I rather prefer
to use it that not using it as this issue is not too problematic. May be in a
very hot and hilly Ironman like Lanzarote or Enbrunman where you have many
kilometers riding in a very low speed I would prefer not to use the windshield.
Like the
Dharma, the possibility to change the whole helmet inclination by changing the
straps fitting helps to adopt a better helmet position when you ride on the
bars. However if we are riding an UCI time trial legal bike with the bars very
close to the knees we can have a very bent back and we may hit our back,
therefore we can readjust the straps to avoid that issue.
Another
last thing that I think that must be improved is tail replacement system, I
think it isn’t a good idea to be done that way. You feel as you are breaking
the helmet.
My
intention is to try both helmets to show a time difference with the same power.
I will also evaluate the temperature evolution against the outside temperature
under the helmet in one of the ventilation channels.
With those
data I will help you to choose the best option to race and the advantages and
disadvantages of them. I will also try to test the temperature evolution and
the aerodynamic drag in the Dharma wearing or not the windshield.
I will do
two different tests, one in an open velodrome and other in a road to simulate race
conditions. At the velodrome I won’t use a gps for tracking the speed because
its precision is very low under this type of track, therefore I will use the
wheel circumference and a speedometer. However
in the other test, with 8.5km in each way of the road using the wheel I will.
My tools
will be my time trial bike with a powertap wheel to measure the power directly
in the hub, because if I use another device I won’t be able to see the chain
power losses. My computer will be a Garmin Edge 1000 and for temperature
control I will use a kit made by Arduino with some temperature gauges with a
precision of 0.1ºC. One of them will be placed under the horizontal tube of the
bike and the other one under the helmet.
My
calibration process will be:
- - For
the Powertap I will check once the torque precision by putting a loose weight
in the crank with 20 kg, I expect to have a torque of 34.3 Nm because of the length
of the crank. Then I will do a “set to
zero” before data recording.
- - To
calibrate the speed in the velodrome I will do a mark on the ground and then
travel as straight as possible for 5 complete wheel turns, then I will measure
the length and divide it by 5. I will do
it at least two times to check the precision.
-
- To
calibrate the temperature I will use the Garmin Edge 1000 to check the
temperature in a room and in a fridge.
Model and simplifications
The test
will be valid for me in riding on my time trial bike non UCI standard (the seat
tube angle is 80º and UCI allows a maximum of 72º). However this doesn’t mean
that the results aren’t valid, this means that other exact values will be
obtained for another rider.
As it is
very difficult to measure the power at a constant speed I will try to do it in
a small range of speeds, therefore I will have to discard some tests that the
speed varies a lot.
The
equations that evaluate the power related to speed in a bike are:
Power in
the hub = Prolling + Paero + Pslope + Pacceleration
Power = V x
F
V =
velocity = speed
F = force
or drag
As I am
going to test it at a mostly constant speed, the initial speed is going to be
the same as the final speed and the time interval used to do the test will be
big enough to reduce the total acceleration and braking I can assume that the
Power lost in acceleration is 0. Even more, as the test will always be done in
a circular track there won’t be any height variation, so I can assume that the
power lost in changing the potential energy will be also 0. This is my new
power equation:
Power in
the hub = Prolling + Paero
As I am not
going to have a puncture in my test, vary my weight, change my position, have
significant changes in air density (constant temperature, humidity and
pressure), I can assume that:
Power in
the hub = A x V + B x Vwind2 x V
Where A is
a constant = m x crr x g = (total mass: rider + bike + equipment) x rolling
coefficient x gravity acceleration
Where B is
a constant = 0.5 x rho x Cd x Area ; rho is the air density, Cd is the drag
resistance coefficient and Area is the frontal area opposed to the movement. Cd
x A is usually known as CdA directly.
Where Vwind
= wind speed perceived by the rider = Vreal + V = real wind speed in the riding
axis + bike speed related to the ground.
Even more,
if the wind is lower than 4 km/h at 1.5m over the ground we can assume that the
wind is zero with an error lower than a 0.5% and if it is lower than 2 km/h the
error is less than a 0.1%. For the velodrome test we can directly assume that
the wind speed will be 0.
Therefore,
for the velodrome we can have this equation:
Power in
the hub = Avelodrome x V + B x V3.
Where
Avelodrome is related to a rolling coefficient at the velodrome.
With all
these equations we can now test the Dharma and the Aizea and obtain the
differences in both of them. It is important to note that the A coefficient
will be mostly constant when swapping helmets and the B coefficient is the one
that is going to change. Knowing those two coefficients will allow me to know
the Crr (depends also on the riding surface) and the CdA of both helmets.
Why are so
important these curves?
The power
to speed curve allows me to know the benefits in using one or the other helmet.
Knowing these curves will help me to obtain the power that I need to ride at an
exact speed.
This means
that we can know how fast we can ride and therefore we can predict our
finishing times on many races. Basically we can compare the time reduction
thanks to using one helmet.
To help it
to be a bit clearer I will calculate the predicted times for half ironman,
ironman and Olympic distance triathlons.
Test
method: mainlines
The idea is
to do some series of turns in the velodrome, which will last at least 3 minutes
per speed. I won’t change the gear
through the test or the position, I will try to maintain a constant cadence and
I will start and end at the same speed. To avoid changes in the CdA I will ride at all
the speeds without stopping or drinking water, because if I stop it will be difficult
to achieve the exact same riding position.
I will
check with an anemometer the wind speed in three parts of the road to correct
the equations. If we have a wind over 4 km/h in the center of the velodrome I
will have to cancel the test because I will have many parts of the track with changing
winds, resulting in a wrong testing procedure.
At least I
will do the test for each helmet at 3 different speeds, 30, 35 and 38 km/h, as
the power changes with the power of 3. All the tests will be run the same day
to avoid changes in weather conditions.
Don't forget that everytime that you click on the advert / banner o the top of the page Google Adds will pay me a small amount of money to help me to maintain this website (less than 0.1 USD).
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.
Y no os olvidéis que cada vez que hacéis click sobre el anuncio que hay arriba de la página google contribuye al mantenimiento de esta web con 10 céntimos.
