Como se mencionaba anteriormente el modelo consiste en partir con ciclistas urbanos, luego considerar un caso particular y realizar posteriormente un modelo a partir de este.
Por este motivo se realizaron en primera instancia fotografías de un miembro del grupo al estar en movimiento en bicicleta, luego se apartaron los elementos del entorno para contar finalmente con tres proyecciones (frontal, lateral y superior). Con esta etapa finalizada es posible tener una visión clara de la geometría real del problema a estudiar.
Mediciones:
Al contar con la imagen frontal (fotografía de nuestro ciclista y trabajada en computador), fue relativamente sencillo poder obtener el área del conjunto ciclista-bicicleta proyectado en dirección del movimiento. El resultado arrojó A=0,5978 m2.
Para poder obtener el coeficiente de roce mecánico y aerodinámico la situación aumenta la dificultad.
Al considerar todas las fuerzas de rozamiento que actúan sobre el conjunto bicicleta-ciclista es clara la necesidad de clasificarlas. De este modo las fuerzas de roce se separarán entre las mecánicas y aerodinámicas.
- Dentro de las fuerzas mecánicas (Frm) se encuentran aquellas producidas por los engranajes, transmisión y los neumáticos con el suelo. En nuestro modelo se considerará a la última como la más importante, considerándola proporcional al peso y constante a distintas velocidades.
- La fuerza de roce aerodinámica (Fra), como visto anteriormente depende al cuadrado de la velocidad, del área de proyección frontal, de la densidad del aire y de un coeficiente el cual pretendemos obtener. Este coeficiente es de vital importancia puesto que será el propósito último de este proyecto, debido que al reducirlo estaremos optimizando el desplazamiento de la bicicleta.
El método que utilizaremos consiste en utilizar el principio básico de NewtonF=m*a, de este modo mediremos pequeñas variaciones en la velocidad en una superficie asfáltica plana. Junto con la masa se tendrán las fuerzas actuantes y suponiendo válida la hipótesis que a bajas velocidades la fuerza de roce aerodinámica no afecta, será posible obtener la constante que producen las fuerzas mecánicas. El experimente se realizará sin pedalear de modo que la única fuerza de roce mecánica serán las de las ruedas en contacto con el suelo y los rodamientos de los ejes de las ruedas. En principio habíamos considerado considerar las fuerzas actuantes hasta la detención de la bicicleta, pero como tal proceso requiere de habilidades en la conducción y además al girar el manubrio los coeficientes pueden variar sólo consideramos variaciones de velocidades.
Después realizamos el mismo procedimiento pero a velocidades mayores, en donde restamos la fuerza mecánica promedio obtenida en la 1º etapa, para poder obtener la fuerza aerodinámica.
De forma más clara se detallan las ecuaciones utilizadas;
De este modo obtenemos nuestra constante C, que llamaremos constantes aerodinámica de nuestra bicicleta.
De este modo, nuestro objetivo último a lograr mediante nuestras alternativas planteadas, es obtener un C menor al realizar las mismas mediciones pero con nuestro prototipo montado.
Para simplificación de cálculos y por restricción de elementos de medición, se considera la velocidad promedio v.
En donde:
m= peso del conjunto ciclista-bicicleta (92kg).
A= área de proyección frontal (0,5978m2)
(vf+vi)/2= promedio de velocidad
Los resultados obtenidos fueron:
C = 1.335
Frm =6,59 N
Los detalles se pueden ver en 4.4.- Detalles de mediciones
Cálculo de Presiones
Las alternativas que se detallan a continuación, contemplan en las dimensiones que el ciclista estará equipado con casco, además se considera la adición de reflectantes en la superficie de los casquetes presentados y la instalación de foco de iluminación de requerirse conducción nocturna por parte del ciclista.
Alternativa 1
Alternativa 2
No hay comentarios:
Publicar un comentario