Airo 101 - Valore CdA e trucchi aerodinamici

Pedalare più velocemente senza potenza extra? Sembra troppo bello per essere vero, ma è possibile. In Airo 101, approfondiamo il mondo della resistenza dell'aria, degli incrementi di velocità e delle scelte ciclistiche intelligenti. Perché se capisci come funziona l'aerodinamica, pedalerai più velocemente senza dover necessariamente pedalare di più. In questa serie, discuteremo tutti i fattori rilevanti, dai materiali alla posizione, dall'abbigliamento alle ruote. In questa prima parte, porremo le basi: cos'è il CdA e perché è così importante?

CdA spiegato: Coefficiente di resistenza aerodinamica

Nel mondo del ciclismo, CdA è un termine ben noto, poiché è la chiave per pedalare più velocemente. L'abbreviazione CdA sta per coefficiente di resistenza aerodinamica , ovvero la resistenza che si sperimenta come ciclista mentre ci si muove nell'aria. Il termine è composto da due componenti: Cd (il coefficiente di resistenza) e A (l'area frontale del ciclista e della sua bici). Cd indica quanto si è aerodinamici in termini di forma, posizione e materiale, mentre A rappresenta l' area frontale del corpo e della bici.

I valori Cd e A insieme determinano la quantità di resistenza dell'aria che devi superare come ciclista. Un valore CdA basso significa meno resistenza dell'aria. E meno resistenza significa che pedali più velocemente a parità di potenza. O, in altre parole, a velocità costante, non devi pedalare con la stessa intensità. Oltre i 30 km/h, la resistenza dell'aria rappresenta oltre il 90% della resistenza totale che devi superare (Kyle & Burke, 1984), quindi più basso è il valore CdA, meglio è.

Tuttavia, sebbene il CdA giochi un ruolo significativo nella velocità, non è l'unico fattore che influenza la velocità. Anche la resistenza al rotolamento , la resistenza in salita e la gravità giocano un ruolo. Alcune scelte aerodinamiche possono ridurre il CdA ma aggiungere peso o costringere ad assumere una posizione meno efficace, impedendo di guadagnare velocità. In breve, il quadro generale deve essere corretto.

La forma conta

Mentre molti pensano automaticamente che "meno resistenza" significhi "essere più piccoli", la questione è molto più complessa: la CdA non riguarda solo la compattezza, ma ancor di più la forma . Il modo in cui l'aria scorre intorno a te, alla tua bici e ai tuoi vestiti determina quanta energia perdi a causa della resistenza. Prendiamo, ad esempio, i cavi dei freni rotondi che corrono esternamente: possono sembrare piccoli e insignificanti, ma la loro forma crea molta turbolenza. I test in galleria del vento dimostrano che un semplice cavo del cambio rotondo da 5 mm può avere la stessa resistenza di un tubo sterzo aerodinamico largo 5 cm, semplicemente a causa della differenza di forma (Lukes et al., 2004).

Questa differenza è in parte dovuta alla resistenza aerodinamica : la resistenza dell'aria creata nella parte anteriore di un oggetto quando interrompe il flusso d'aria. Ma altrettanto importante è la resistenza aerodinamica : la resistenza causata dall'attrito delle particelle d'aria che si muovono lungo la superficie. Per oggetti con una forma o una superficie sfavorevole, i flussi d'aria divergono nella parte posteriore, creando una zona di bassa pressione. Questa zona essenzialmente "risucchia" la bici, rallentandola. Pertanto, vale la pena considerare non solo le dimensioni dei componenti, ma anche la loro forma e il comportamento dell'aria circostante.

Queste intuizioni spiegano anche perché le biciclette e gli accessori moderni hanno un aspetto molto diverso rispetto a dieci anni fa. A prima vista, un casco aerodinamico sembra essere costituito principalmente da un'ampia superficie, ma la "coda" posteriore, che riempie lo spazio tra la testa e la schiena, impedisce al flusso d'aria di fuoriuscire prematuramente. Il risultato: fino al 7% di resistenza aerodinamica in meno rispetto a nessun casco o a un modello standard (Kyle & Burke, 1984).

Perché il materiale e la superficie fanno la differenza

Non è solo la forma a fare la differenza; anche il materiale e la texture della superficie giocano un ruolo fondamentale. Liscio non è necessariamente migliore. A volte, una superficie ruvida aiuta effettivamente a controllare il flusso d'aria, creando meno turbolenze. È qui che entrano in gioco abbigliamento, accessori e componenti. Pensate a calze aerodinamiche, tessuti specifici per le maniche o strati di base che incanalano l'aria invece di bloccarla, ad esempio, attraverso cuciture posizionate strategicamente. Nei test in galleria del vento, una tuta aerodinamica ben progettata ha ridotto la resistenza fino al 6% rispetto a una tuta standard (Kyle et al., 2004 e AeroPro, 2021).

Anche Airoman.cc sviluppa i suoi prodotti basandosi su questo tipo di conoscenza. Come funziona esattamente e quali fattori consideriamo? Ne parleremo in dettaglio nella seconda parte di questa serie. Esploreremo poi come il design, i tessuti e la vestibilità dei capi possano migliorare il valore del tuo CdA.

Cosa puoi fare ora come cavaliere?

Non è necessario essere un professionista con accesso a una galleria del vento o una tuta aerodinamica personalizzata per ottenere un vantaggio aerodinamico. Anche con una bici da corsa standard e la tua attuale attrezzatura, puoi ridurre significativamente la resistenza aerodinamica e quindi pedalare più velocemente senza consumare ulteriore potenza.

• Postura in bicicletta. Una postura bassa e compatta (ad esempio, braccia piegate, gomiti ravvicinati e testa ferma) riduce la resistenza dell'aria fino al 28% rispetto a una posizione seduta eretta (Grappe et al., 1997 e Olds, Norton e Lowe, 2020). Anche senza test in galleria del vento, è possibile ottenere risultati immediati.

• Abiti attillati. Camicie larghe o maniche svolazzanti aumentano l'area frontale (A) e causano turbolenze inutili. Abiti aderenti sono quindi essenziali. L'abbigliamento Airoman.cc affronta in modo intelligente questo problema: con tagli aderenti, materiali traspiranti e cuciture posizionate strategicamente, ogni dettaglio è progettato per ridurre il CdA (Kyle et al., 2004).

• Cabina di pilotaggio pulita. Cavi sporgenti, borse da manubrio allentate o altri accessori creano ulteriore resistenza. Se i cavi non sono ben nascosti, possono contribuire fino al 10% della resistenza totale del telaio (Zdravkovich et al., 1996). Un manubrio ordinato non è solo un fattore estetico: è velocità.

• Andare in giro in gruppo. Il trucco aerodinamico più semplice? La scia. Sottovento a un gruppo, la resistenza dell'aria diminuisce significativamente, fino al 50% con un posizionamento ideale (Blocken et al., 2018). 

Insomma…

Tutto ciò dimostra che l'aerodinamica non è una questione tecnica astratta per professionisti e appassionati di attrezzatura. È qualcosa su cui ogni ciclista, a qualsiasi livello, può fare la differenza. Conoscendo come l'aria si muove intorno a te e alla tua bici, puoi fare scelte intelligenti per ottenere più velocità con la stessa potenza. Il CdA non è un numero da riportare in galleria del vento: è una scorciatoia per prestazioni migliori. E più capisci quel numero, più veloce puoi andare con la stessa potenza.

Nella prossima puntata di Airo 101, approfondiremo l'abbigliamento aerodinamico e la differenza che possono fare il giusto tessuto, la giusta vestibilità e il posizionamento delle cuciture. Seguiranno sezioni sulla postura, la scelta dei materiali e altri fattori che influenzano il CdA.

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Fonti:

• AeroPro. (2021). Test in galleria del vento o tute da gara AeroPro .
  https://aeropro.uk/pages/wind-tunnel-testing
• Blocken, B., Toparlar, Y., Andrianne, T. e van Druenen, T. (2018). Resistenza aerodinamica nei plotoni ciclistici: nuove intuizioni grazie alla CFD e alla validazione in galleria del vento . Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 181, 262–279.
• Grappe, F., Candau, R., Belli, A. & Rouillon, J. D. (1997). Resistenza aerodinamica nel ciclismo su strada con particolare riferimento alla posizione di Obree. Ergonomia, 40(12), 1299–1311.
• Kyle, CR, Brownlie, LW, Harber, E., MacDonald, R. e Nordstrom, M. (2004) Il progetto ciclistico Nike Swift Spin: ridurre la resistenza aerodinamica dell'abbigliamento da ciclismo utilizzando tessuti a zone. In: 5th International Conference on the Engineering of Sport, Vol. 1 (a cura di Hubbard, M., Mehta, RD e Pallis, JM) UC Davis, USA, pp. 118–124.
• Kyle, CR & Burke, ER (1984) Migliorare la bicicletta da corsa. Ingegneria meccanica, 106(9), 34–35.
• Lukes, RA, Hart, JH, Chin, SB e Haake, SJ (2004) L'aerodinamica delle mountain bike: il ruolo della fluidodinamica computazionale. In: 5th International Conference on the Engineering of Sport, Vol. 1 (a cura di Hubbard, M., Mehta, RD e Pallis, JM) UC Davis, USA, pp. 104–110.
• Olds, T., Norton, K., & Lowe, E. (2020). Riduzione della resistenza aerodinamica adottando una nuova posizione di sprint nel ciclismo su strada . Journal of Science and Cycling, 9(1), 22–29.
• Zdravkovich, MM, Ashcroft, MW, Chisholm, SJ e Hicks, N. (1996) Effetto della postura del ciclista e della vicinanza di un altro ciclista sulla resistenza aerodinamica. In: 1a Conferenza Internazionale sull'Ingegneria dello Sport (a cura di Haake, SJ) AA Balkema, Sheffield, Regno Unito, pp. 21–28.