Las llantas de las ruedas se están volviendo más anchas, lo que parece contrario a la intuición para hacerlas más rápidas, entonces, ¿qué está pasando?
La lógica sugiere que si quieres que algo atraviese el aire rápidamente, lo haces delgado y nítido, como el Concorde. Tenía la forma de un dardo mientras que otros aviones de pasajeros eran bulbosos y, como resultado, podía cruzar el Atlántico en menos de tres horas. Se pensó mucho en las primeras generaciones de ruedas aerodinámicas de sección profunda: secciones en V delgadas y profundas que se estrechaban hasta un borde afilado, lo que daba la impresión de cortar el aire con la máxima eficiencia. Tenía sentido intuitivo, pero los tiempos han cambiado.
La vanguardia del diseño de ruedas ahora es, bueno, menos cortante y más contundente. Los bordes se han suavizado y las llantas se han ensanchado hasta el punto de que ahora se nos dice que los perfiles de llanta redondeados y gruesos son la mejor forma para engañar al viento y lograr un rendimiento general. Entonces, ¿qué ha pasado?
Hace vientos
El autor original de la forma de llanta más ancha fue Hed Wheels, con su fundador, el difunto Steve Hed, impulsando gran parte del pensamiento en la década de 1980. Cuando Hed lanzó su juego de ruedas Ardennes de aleación de aluminio de perfil ancho y regordete a mediados de la década de 2000, recomendando combinarlo con neumáticos de 25 mm en lugar de los omnipresentes de 23 mm, muchos expresaron su incredulidad de que esta podría ser una configuración más rápida. En ese momento, los detalles técnicos eran incompletos. Parecía que Hed buscaba una mejor estabilidad de los neumáticos para un mayor control en las curvas, además de disminuir la posibilidad de pinchazos en terrenos irregulares, pero la investigación inicial en los años 80 también había demostrado que las llantas más anchas podían ser más rápidas aerodinámicamente. Luego, cuando finalizó la patente de Hed en 2009, se abrió la puerta a una ola de innovación.
Michael Hall, director de desarrollo avanzado en el fabricante de ruedas Zipp, dice: "Durante años, la industria persiguió la eficiencia general de resistencia [los resultados más rápidos en las pruebas de túnel de viento] sin tener en cuenta el rendimiento de esos componentes en sub- días óptimos del mundo real. En el mundo real, los ciclistas tienen que lidiar con todo lo que les depara el entorno. Para nuestras ruedas Firecrest, lanzadas en 2010, cambiamos nuestro enfoque y los productos resultantes buscaban ser más estables y predecibles en cualquier dirección del viento que los de nuestras generaciones anteriores.'
Kevin Quan, director de ingeniería de Knight Composites, entra en más detalles: "La forma en que diseñamos es desde el borde posterior, es decir, la mitad trasera de la rueda". borde de la llanta que golpea primero el viento, pero Quan dice: "Nuestra investigación muestra que cuando el viento golpea una llanta en un ángulo de guiñada [cualquier ángulo que no sea recto] se desprenderá [perderá su flujo suave sobre la llanta], por lo que la forma aerodinámica en la parte delantera de la llanta no está haciendo mucho, casi siempre está estancada". En otras palabras, no tiene sentido priorizar una forma aerodinámica en la parte delantera.
Ventajas aerodinámicas
Para comprender cómo una llanta más ancha puede mejorar la aerodinámica en lugar de aumentar la resistencia, debemos considerar el hecho de que el aire en el que viajamos no se comporta de manera uniforme. Incluso en un día tranquilo, el aire es un desastre complejo y arremolinado. Lo que la ciencia aerodinámica se ha dado cuenta es que la dinámica de fluidos óptima (la forma en que el aire interactúa con las formas y las texturas de la superficie con las que entra en contacto) se reduce a reducir la fricción.
Cuando se trata de flujo de aire, hay tres categorías amplias. La primera categoría es el flujo de aire 'laminar'. Este es el estado más deseable para bajas pérdidas por fricción y se refiere al aire moviéndose en líneas suaves, rectas o curvas. Cuando se encuentra con un objeto en movimiento, el flujo de aire laminar se separa, se desliza alrededor del objeto y luego reanuda su flujo en el otro lado con un mínimo esfuerzo.
El segundo estado es 'turbulento'. Como sugiere el nombre, se refiere al aire confuso que está lejos de fluir suavemente, aunque puede tener elementos de aire tanto "laminar" como "estancado". Las razones de la turbulencia pueden ser muchas: tal vez sea un día ventoso, o estés siguiendo de cerca a otro ciclista, o pasen autos y camiones. Estas condiciones subóptimas a veces se denominan aire "sucio", y es el estado más común en el que viajamos.
La tercera condición es 'estancada'. Esto es cuando el aire ya no fluye, pero se arremolina en diferentes direcciones a la vez. Este estado provoca la mayor cantidad de fricción y, como tal, tiene el mayor efecto en la desaceleración del ciclista.
Lo que todo esto significa es que, si bien es genial tener una combinación de rueda y neumático que funcione bien en flujo laminar, cuando te enfrentas a un túnel de viento, lo que es más beneficioso en escenarios del mundo real son ruedas y neumáticos que funcionan bien en aire turbulento. Los diseños modernos más exitosos en realidad tienen como objetivo tomar aire turbulento y reducir su arrastre, para limpiar el aire sucio. Esta es una de las razones por las que las llantas delgadas y afiladas están siendo reemplazadas por llantas más anchas y redondas: los nuevos diseños son simplemente más rápidos para atravesar el aire desordenado que los ciclistas encuentran en la mayoría de los viajes del mundo real. Pero hay otra razón importante por la que las llantas se están ensanchando: la resistencia a la rodadura.
Deporte de contacto
El cambio a llantas más anchas es en parte el resultado de un movimiento simultáneo hacia neumáticos más anchos. Donde los neumáticos de 23 mm solían ser la norma, más ciclistas y fabricantes optan por neumáticos de 25 mm y, en ocasiones, incluso más anchos.
'La investigación de Continental muestra que un neumático de 25c tiene entre un 10 y un 15 % menos de resistencia a la rodadura que un neumático de 23c', dice Quan. “Continental demostró que si tiene un neumático más grande, la zona de contacto, en lugar de alargarse, se vuelve más corta pero más ancha, por lo que el área de superficie real en la carretera sigue siendo la misma con las mismas presiones”.
Esto está respaldado por los hallazgos del fabricante de neumáticos Schwalbe. El gerente de producto, Marcus Hachmeyer, dice: “Si compara neumáticos con diferentes anchos pero con especificaciones idénticas (mismo compuesto, perfil y presión de inflado), en términos de resistencia a la rodadura, más ancho es más rápido. Si imagina que su bicicleta y su ciclista están estacionados en una lámina de vidrio y que está mirando desde abajo hacia donde el neumático se encuentra con el vidrio, verá dos formas claramente diferentes. En un neumático angosto, la forma sería larga y delgada, un óvalo. En un neumático más ancho, la zona de contacto sería más corta y gruesa, más parecida a un círculo, y de esa manera se usarían menos hilos que forman la pared lateral y ayudan a crear resistencia a la rodadura en un momento dado, y la fricción es menor.
Todo eso está muy bien, pero ¿por qué no simplemente montar neumáticos más anchos en llantas más estrechas? Cuando el rin es angosto, el neumático tiene la forma de una "bombilla" cuando se ve de perfil: pellizcado donde se engancha en el rin y bulboso alejándose del rin. Con una llanta interna más ancha, el neumático tiene una forma de "U" invertida, lo que ayuda a crear una zona de contacto más redonda con la carretera y, en consecuencia, menos resistencia a la rodadura.
El ancho interno de las llantas de las ruedas de carretera (la distancia entre las dos pestañas en forma de gancho que asientan el talón del neumático) ha sido hasta hace poco de unos 14 mm. En la primera cosecha de llantas más anchas, ese espacio creció a más de 16 mm, y ahora los fabricantes las están ampliando nuevamente. La última gama Aeolus TLR D3 de Bontrager, que se lanzó a principios de este año, amplió ese ancho desde su anterior D3 a 17.5 mm a 19,5 mm masivos, un aumento sustancial en términos porcentuales. Sin embargo, una palabra de advertencia proviene de Michel Lethenet, del fabricante de ruedas Mavic. “Idealmente, ambos elementos [neumático y llanta] deben diseñarse para que coincidan perfectamente para mejorar el sistema. De lo contrario, no tiene sentido con la inercia creciente, el peso giratorio y la resistencia aerodinámica usar un neumático más ancho. Además, hay que tener en cuenta el aspecto de la seguridad si se considera el escenario opuesto: un neumático estrecho utilizado en una llanta excesivamente ancha. Esto puede tener un alto riesgo de que el neumático no se asiente correctamente y pueda explotar.'
La seguridad con algo tan vital como los neumáticos es primordial, y Quan agrega: "Actualmente, 17-18 mm [ancho interno de la base de la llanta] parece estar bien, pero más ancho, digamos hasta 20 mm, y nos estamos metiendo en territorio inexplorado. Por el momento no hemos visto ningún efecto adverso, pero todavía no se ha visto en la corriente principal.'
El Mesías de Handle
Solo para demostrar que las ruedas son quizás el problema más complejo que deben abordar los ingenieros, hay otra consideración vital en el informe de diseño: el manejo.
‘Es un factor muy importante’, dice Simon Smart, director técnico de Smart Aero Technology y diseñador del sistema de ruedas aerodinámicas de Enve Composites (Enve SES). “Si retrocedemos siete años, los atletas vendrían al túnel de viento e identificaríamos el juego de ruedas más rápido para ellos. Pero descubrimos que a menudo en el mundo real las ruedas eran más lentas. Esto no se debió a que el túnel de viento estuviera mal, sino simplemente a que los ciclistas no podían mantener una línea recta cuando competían porque las ruedas carecían de estabilidad.'
Parte de ir rápido es poder mantener el control, por lo que si una rueda carece de estabilidad con viento cruzado o aire turbulento, el resultado es la pérdida de confianza para ir rápido y el rendimiento inevitablemente se ve afectado. "Para mí, la estabilidad de conducción era lo más importante que f altaba en el rendimiento de la rueda, y sabía que si podíamos desarrollar una rueda delantera más estable, incluso si resultaba un poco más lenta en el túnel de viento, sabía que sería más rápida en el mundo real". ', dice inteligente.“Es por eso que me embarqué en el programa de desarrollo con Enve, con el manejo como la prioridad número uno”.
Todo esto apunta al hecho de que la rueda y el neumático deben trabajar juntos como un paquete completo para una solución óptima, no solo en cuanto a aerodinámica sino también en cuanto a estabilidad a la velocidad, manejo predecible y menor resistencia a la rodadura. A la luz de esto, ¿veremos a los fabricantes de ruedas trabajando más de cerca con los fabricantes de neumáticos en el futuro?
En el caso de Bontrager, ya son lo mismo. Ray Hanstein, gerente de productos de llantas de Bontrager, dice: “Nuestros ingenieros de llantas y llantas son considerados iguales. Las ruedas y los neumáticos están tan entrelazados que no se puede desarrollar uno a su potencial sin tener una comprensión íntima del otro. Estos muchachos trabajan en la misma habitación, viajan juntos, almuerzan juntos”. Es una historia similar en Mavic y Zipp, que fabrican sus propios neumáticos y ruedas, por lo que pueden crear productos combinados con precisión. La gran pregunta que queda por responder es: ¿hemos llegado al pináculo? Smart dice: “Diseñar llantas es todo un desafío, pero emocionante. En los últimos cinco años, los diseños de los cuadros han cambiado bastante, y son cosas como permitir neumáticos más anchos lo que nos ha dado la libertad de explorar llantas aún más anchas. Como ocurre con la mayoría de las cosas, hay un punto de rendimientos decrecientes, pero no creo que hayamos alcanzado el punto máximo todavía”.
En última instancia, los neumáticos más anchos y los correspondientes perfiles de rueda más anchos son la dirección hacia la que se dirige la industria, y la elección correcta para los ciclistas si desean obtener las máximas ganancias en el tipo de condiciones que todos experimentamos día a día, con un manejo predecible para arrancar. La ciencia lo respalda, por lo que podría ser el momento de rechazar la visión limitada e ir más allá.
