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Revelando la ciencia detrás del diseño aerodinámico de llantas: una inmersión profunda en las formas y tecnologías de las llantas

by shawn wick 18 Apr 2024 0 Comments

La aerodinámica ha sido la innovación más importante en las bicicletas de carreras de los últimos años, desde el cuadro hasta el juego de ruedas. Estamos familiarizados con la neumática del cuadro, pero todavía usamos la altura del cuadro para juzgar la neumática del juego de ruedas, lo cual no es el caso en la realidad. Las ruedas aerodinámicas han evolucionado a lo largo de tres generaciones, desde la forma de V original hasta la forma de U y la forma UV; la forma de V fue abolida debido a su menor resistencia a los vientos frontales, y la forma de U es el llamado "borde grueso", que es más estable en términos de efecto de navegación y estabilidad del viento cruzado en comparación con la forma de V. En comparación con la rueda en forma de V, la rueda en forma de U supone un avance en términos de "efecto navegación" y estabilidad en el viento cruzado. Sin embargo, la búsqueda de la aerodinámica es interminable, la forma de la rueda ha evolucionado a la forma UV, por supuesto, la forma UV es solo una metáfora, la forma de la sección transversal de las ruedas de cada marca importante no es exactamente la misma y representa diferentes conceptos de diseño. Sin embargo, todos los conceptos se basan en extensos cálculos CFD y se verifican en pruebas en túnel de viento. El rendimiento aerodinámico de las nuevas ruedas con forma de UV puede incluso superar el de las ruedas en forma de U con mayor altura del cuadro, por lo que ya no es correcto juzgar la aerodinámica en función de la altura del cuadro.

Disco ICAN AERO 52 WD

 

Disco AERO 52 WD

La serie ICAN Aero Disc es la serie de ruedas más rentable y de alto rendimiento de ICAN. Basándose en el éxito de la serie Fast and Light anterior, las ruedas Aero utilizan una disposición avanzada de fibra de carbono y un diseño aerodinámico para ofrecer un rendimiento inigualable. Con un ancho exterior de 30 mm y un ancho interior de 21 mm, las llantas están diseñadas para ofrecer una resistencia mínima al aire. Su compatibilidad sin cámara de 25-40 mm admite incluso los neumáticos más rápidos.

 

Juego de ruedas Shimano Dura-Ace

La última generación de juegos de ruedas Shimano no es un pequeño paso adelante. Para encontrar la forma de llanta para cada modelo que minimice la resistencia del aire y sea menos susceptible a los vientos cruzados, Shimano utiliza CFD para el análisis y IA para el diseño de llantas. La IA busca formas de ruedas para analizarlas a escala, incluidas formas en las que un diseñador humano nunca pensaría. Esto nos recuerda el recientemente popular ChatGPT: ¿No sería posible diseñar un juego de ruedas súper aerodinámico mediante aprendizaje profundo y entrenamiento?

Los C36, C50 y C60 tienen todos el mismo ancho de llanta interior (21 mm) y exterior (28 mm), por lo que los mismos neumáticos encajan de la misma manera. La sección transversal de las llantas parece una forma "UV" normal, pero esto se ha logrado mediante un diseño asistido por IA que tiene en cuenta tanto la aerodinámica como la estabilidad.

Juego de ruedas Bontrager Aeolus RSL

 

La nueva generación de juegos de ruedas Bontrager Aeolus RSL se ha desarrollado a un nivel muy alto. Hasta ahora, el proceso de optimización en Bontrager se llevaba a cabo en modo 2D. El método 3D CFD utilizado en el desarrollo del Aeolus RSL permite el cálculo preciso de las sutiles fuerzas de tracción que genera el juego de ruedas en diferentes direcciones, en diferentes niveles y en diferentes partes del juego de ruedas. Con este nuevo enfoque, Bontrager pudo replicar mejor las condiciones del mundo real, adaptando el diseño en consecuencia y optimizando la aerodinámica y la resistencia a la rodadura. El resultado es el Aeolus RSL, el juego de ruedas más rápido jamás construido por Bontrager.

Los Aeolus RSL 51, 62 y 75 tienen el mismo ancho de llanta interior (23 mm) y exterior (31 mm), y el ancho interior más grande permite una expansión más redondeada del neumático, proporcionando una mejor conexión aerodinámica con el neumático y mayor comodidad. Aeolus RSL 37 tiene un ancho de llanta interior (21 mm) y exterior (28 mm) diferente, optimizado para una altura de marco más baja. Las ruedas Aeolus RSL tienen una sección transversal de aspecto "más puntiagudo", lo que se debe a su mayor anchura exterior.

Juego de ruedas para neumáticos sin cámara Zipp Hookless

 

A diferencia de otras marcas, Zipp confía en TSE (Total System Efficiency), que tiene en cuenta no sólo la resistencia al viento, sino también la gravedad, la resistencia a la rodadura y las pérdidas por vibración. Por eso Zipp apuesta por neumáticos de baja presión, neumáticos sin cámara y sin gancho y una llanta interior más ancha. Zipp también dispone de una tecnología "única", la llanta Bionic Wave, que combina la aerodinámica de un juego de ruedas de cuadro alto con la estabilidad de un juego de ruedas de cuadro bajo (el 454 NSW con llanta Wave ahorra unos 6 vatios de potencia). Los baches de la pelota de golf crean un efecto de borde aerodinámico al retrasar la formación de vórtices desde la superficie del borde.

Las llantas 454 NSW y 404 Firecrest tienen 23 mm de ancho en el interior y 28 mm en el exterior (sin incluir los ganchos de los labios), por lo que son significativamente más estrechas que las llantas Bontrager Aeolus RSL con el mismo ancho interno, por lo que las llantas 454 NSW y 404 Firecrest son en sección transversal no parece tan "puntiaguda". La sección transversal de las ruedas 454 NSW y 404 Firecrest parece menos "puntiaguda".

Juego de ruedas ENVE SES de cuarta generación

ENVE también apuesta por neumáticos sin cámara y sin gancho. El sello distintivo de ENVE es la serie Smart ENVE System (SES), basada en la filosofía ENVE de diseño práctico y rápido. El flujo de aire en la parte delantera de la bicicleta es diferente al flujo de aire en la parte trasera de la bicicleta, y todos los juegos de ruedas de la serie SES tienen alturas y formas de cuadro diseñadas específicamente para el campo de flujo en el que se conducen. La altura del bastidor delantero es más pequeña que la trasera y tiene un perfil redondeado para maximizar la estabilidad y el control del viento cruzado, mientras que la altura del bastidor trasero es más alta y más aerodinámica para maximizar la transferencia de potencia y minimizar la resistencia. Los juegos de ruedas SES fueron diseñados y probados para velocidades de 48 km/h y 32 km/h respectivamente, lo que dio como resultado formas de llantas que ofrecen el mejor rendimiento de su clase a ambas velocidades reales.

Tomando el SES 4.5 como ejemplo: aunque las alturas del bastidor de las ruedas delanteras y traseras son diferentes, tienen el mismo ancho interior (25 mm) y ancho exterior (32 mm), por lo que se puede decir que el ancho interior es muy agresivo y Solo se puede usar con neumáticos de más de 28c, que por supuesto pueden alcanzar fácilmente la presión máxima de 73 psi para neumáticos sin cámara sin gancho. Las llantas de ENVE tienen paredes laterales más gruesas que son más estables y resistentes a las mordeduras de serpientes, por lo que el ancho exterior puede alcanzar los 32 mm. sin que el labio del neumático se atasque. Las llantas ENVE son más gruesas en las paredes laterales, más fuertes y más resistentes a las mordeduras de serpientes, por lo que el ancho externo aún puede alcanzar los 32 mm sin los ganchos para los bordes de los neumáticos, lo que hace que las ruedas delanteras parezcan más gruesas y las traseras más delgadas.

Juego de ruedas DT Swiss ARC 1100 DICUT

El ARC 1100 DICUT es el juego de ruedas aerodinámico superior de DT Swiss al más alto nivel tecnológico. ARC significa Aerodynamic, Race, Carbon y 1100 para el uso de bujes 180 DICUT, rodamientos cerámicos SINC y el sistema de trinquete Ratchet EXP. El DICUT es el sistema de bujes y radios más ligero, rígido y aerodinámico de DT Swiss y está dirigido a ciclistas de carretera y de pista. Carreras en carretera y en pista donde la velocidad es de primordial importancia y se pueden mantener tensiones muy altas utilizando cabezas de radios especiales.

Desde 2016, DT desarrolla, junto con el especialista en aerodinámica Swiss Side, juegos de ruedas que se caracterizan tanto por su aerodinámica como por su estabilidad. Las llantas de las ARC 1100 DICUT DB 80, 62 y 50 tienen un diseño muy diferente, con un ancho interior de 20 mm. , pero anchos exteriores de 32 mm, 27 mm y 26. Las llantas del ARC 1100 DICUT DB 80, Los 62 y 50 están diseñados de manera muy diferente, con un ancho interno de 20 mm pero un ancho externo de 32 mm, 27 mm y 26,5 mm.

Juego de ruedas Roval Rapide CLX 

El Roval Rapide CLX es un juego de ruedas diferente. Los ingenieros de Blitz han utilizado un diseño innovador con el objetivo de garantizar estabilidad y velocidad en un juego de ruedas aerodinámico de cuadro alto. El Rapide CLX tiene un ancho externo de rueda delantera "sorprendente" de 35 mm y una altura de cuadro de 51 mm, con un perfil significativamente más corto (y embotado) y un 25% más de estabilidad en vientos cruzados que el CLX50, el juego de ruedas más estable del mercado con más de 50 mm. Altura del marco. La rueda delantera Rapide CLX tiene unos sorprendentes 35 mm de ancho y 51 mm de alto, con un perfil significativamente más corto (y más romo) que es un 25% más estable en vientos cruzados que el CLX50, y es el juego de ruedas más estable del mercado con una altura de cuadro de más de 50 mm La rueda trasera es 60 mm más alta y tiene un perfil "puntero" optimizado para la resistencia al viento. La Rapide CLX es la mejor interpretación del concepto aerodinámico y hace todo lo posible para optimizar el diseño, los flancos de la llanta son más gruesos y están huecos. La primera generación del Rapide CLX no recomendó el uso de neumáticos sin cámara para garantizar la confiabilidad. El Rapide CLX II fue diseñado con un diseño de pila rediseñado que mejora drásticamente los estándares de prueba. aumentado ligeramente, sigue siendo muy ligero con 1500 gramos.

A pesar del gran ancho exterior, las ruedas Roval Rapide CLX tienen sólo 21 mm de ancho interior, lo que permite montar neumáticos de 25 o 26 mm. La rueda delantera es obviamente más gruesa, pero si la reduce, la altura del cuadro es de aproximadamente 37,5 mm, si el ancho externo es de 28 mm, piense en el Bontrager Aeolus RSL 37, tal vez su estabilidad en viento cruzado sea similar a la del Roval Rapide. El CLX se usó durante mucho tiempo, se conduce incluso en un día con ráfagas y la estabilidad es realmente impresionante.

Hoy todos sabemos mejor que la parte más técnica de un juego de ruedas es la llanta, y las grandes marcas invierten muchos recursos y tiempo en investigación y desarrollo, y cada una tiene su propio enfoque. Es hora de cambiar el enfoque del juego de ruedas del peso a la aerodinámica, porque cien gramos menos no es tan bueno como una experiencia más aerodinámica y estable.

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