Aerodinamica. Risponde l’esperto.

Da circa un anno si è visto il mercato arricchirsi di soluzioni aerodinamiche. In particolare con un’offerta sempre maggiore di bici “aero”, ovvero con profili aerodinamici anche per bici stradali e non specifiche per gare a cronometro o triathlon.

[img]http://fotoalbum.mtb-forum.it/image.php?id=222621&s=576&uid=721[/img]

Queste soluzioni possono davvero essere utili per l’amatore, e quindi consumatore, medio? O sono prodotti destinati ad una clientela molto specifica e di “élite”? E’ possibile identificare una soglia per decidere la convenienza nell’utilizzo di questi prodotti?

Non è facile ovviamente avere risposta a queste domande. La risposta dipende da molte variabili.

Noi di Bdc-forum abbiamo cercato di fare almeno un po’ di chiarezza ponendo alcune domande a chi con l’aerodinamica ci lavora ogni giorno: Marco Belloli, docente di meccanica applicata al Politecnico di Milano che lavora presso la galleria del vento del CIRIVE (Centro di Ricerca sull’Ingegneria del Vento). La più grande galleria del vento per uso civile d’Europa. Galleria che viene usata sia per scopi di pura ricerca, sia per sviluppare progetti o fare prove per clienti privati.

Bdc-forum.it: Quali sono normalmente gli aspetti a cui sono interessati i vostri clienti?  La  ricerca di soluzioni particolari o la verifica di soluzioni che vi propongono loro?

-Marco Belloli: Ci sono due tipologie di attività che facciamo nel mondo dello sport in generale e del ciclismo in particolare.
La prima tipologia è sostanzialmente una prova, mettiamo a disposizione il nostro set-up sperimentale e il sistema di misura e ovviamente la galleria del vento a chi deve provare differenti soluzioni, quali caschi, ruote, appendici, manubri, etc.
La seconda tipologia è un progetto di ricerca, che partendo dal ‘foglio bianco’ ci da modo di sviluppare con il cliente un programma a lungo termine. In questo momento stiamo facendo questo tipo di attività con chi produce i tessuti per l’abbigliamento tecnico, cercando di coinvolgere tutta la filiera produttiva, ossia tutti gli attori coinvolti per passare dal tessuto al prodotto finito.

Chiaramente la prima tipologia di attività è più facile da organizzare e da svolgere, ed è meno impegnativa per i nostri clienti, sia in termini di tempo sia in termini di costo.

Bdc-forum.it: Visto il proliferare di bici aerodinamiche e dell’utilizzo conseguente di gallerie del vento, si vedono sempre più soluzioni apparentemente differenti: ad esempio profili “alari” e quelli troncoconici. O l’utilizzo di superfici pallinate, altre rugose o altre ancora con “scalini” vari. E’ possibile fare una veloce disamina di queste soluzioni per far capire se siano in contrasto tra di loro o se siano invece frutto di scelte nel privilegiare certi aspetti (velocità di utilizzo ad esempio) piuttosto di altri?

-Marco Belloli: Il discorso è molto ostico da esprimere in concetti semplici ma ci provo. L’aerodinamica del sistema ciclista+bicicletta ricade in quello che si chiama aerodinamica dei corpi tozzi, ossia la resistenza del corpo immerso nel fluido é dovuta alla presenza di una scia generata dal corpo stesso. La scia ha pressione differente (più bassa) rispetto al lato sopravento e la resistenza è generata dalla differenza di pressione tra monte e valle del corpo stesso.

(questa immagine rende l’idea -ndr-) [img]http://fotoalbum.mtb-forum.it/image.php?id=222622&s=576&uid=721[/img]

sostanzialmente la resistenza non è una mano che si oppone a noi mentre avanziamo ma è una mano che ci tira da dietro. Tutte le soluzioni indicate: pallinatura, risalti, scalini, etc. servono per lo stesso scopo, ossia ridurre la larghezza della scia e conseguentemente la forza di resistenza aerodinamica. Quindi direi che non sono in contrasto tra di loro e che in linea di massima possono essere tutte efficaci. La larghezza della scia dipende dal punto in cui il fluido di stacca dal corpo (punto di separazione), la posizione di questo punto dipende dalla natura dello strato limite a parete, che dipende -anche- dalla finitura della superficie.

Bdc-forum.it: quali sono i vincoli maggiori che si trovano a dover fronteggiare i progettisti dei telai delle bici?

-Marco Belloli: Il regolamento UCI non da molto margine ed è, a mio parere, castrante. Oggi sarebbe possibile fare dei telai sicuri e molto più performanti aerodinamicamente se non ci fosse la regola del doppio triangolo e se il rapporto di allungamento delle sezioni non fosse vincolato.
Credo che la scelta sia più che altro ‘nostalgica’ nella logica di non rendere obsoleti tutti i record (come quello dell’ora) e di non far diventare le corse in bici delle gare tra progettisti.

Bdc-forum.it: quali sono i componenti della bici più coinvolti?

-Marco Belloli: I gradi di libertà che il progettista ha a sua disposizione non sono molti e tutti i produttori mi sembrano orientati su percorsi simili: allungare i profili, pallinature di vario tipo, freni ben mascherati.

Bdc-forum.it:  e quali tra gli accessori del ciclista?

-Marco Belloli: Partendo dal presupposto che la forza dipenda dalla superficie con cui ha a che fare il ciclista è la parte più importante nel determinare il rendimento aerodinamico, quindi posizione del ciclista e attrezzatura del ciclista sono importanti.
In particolare nella nostra esperienza l’abbigliamento è la ‘parte’ più importante nel determinare la somma.

Bdc-forum.it: E’ possibile quantificare di massima in che rapporto % stanno tra di loro queste parti rispetto il totale del sistema bici+ciclista ?

-Marco Belloli: L’aerodinamica è fortemente non lineare quindi la somma dei pezzi non fa l’intero. Mi spiego meglio ed in termini semplici, non è possibile fare una semplice somma delle parti, ma dipende da come le parti interagiscono fra di loro.
La prova è sempre sul sistema complessivo bici+atleta. Le singole parti vengono cambiate e variate per raggiungere  la configurazione di ottimo per confronto. Non ha senso provare la bici da sola, le ruote da sole, il manubrio da solo e poi fare la somma dei migliori, perché non è detto che quello sarà il sistema migliore.

Bdc-forum.it: tendenzialmente il maggior utilizzo di soluzioni più aerodinamiche viene rivolto, nel settore bici, alle cronometro o alle corse in linea. Ormai esistono abbastanza dati riguardanti queste situazioni (classicamente dai 40km/h in su), ma la gran parte dei consumatori pratica piuttosto in contesti come le granfondo. Con velocità medie che raramente superano i 30km/h. In questi contesti è possibile quantificare quanto giovamento possono dare delle soluzioni volte a ridurre la resistenza aero? In pratica esiste una velocità o un range sotto il quale diventa ininfluente?

-Marco Belloli: Le forze aerodinamiche vanno con il quadrato della velocità, quindi il peso di queste cresce con la velocità stessa in ragione del quadrato.
Il rapporto tra 30 e 40 all’ora per restare sulle velocità citate è a parità di altri fattori 40^2/30^2 ossia 1600 su 900!

E’ chiaro che più salgo di velocità più sono importanti, ma non sono mai nulle. Ed é la somma dei dettagli che fa il tutto.
Anche per i pro sono fondamentali come tutti gli aspetti che considerano durante l’avvicinamento ai loro obbiettivi. Non  sono pero’ in grado di valutarli in confronto ad altri aspetti: allenamento, alimentazione, etc etc…

Bdc-forum.it: esistono dei dati riguardanti la convenienza nel dotarsi di equipaggiamenti “aero” non in assoluto, ma rispetto un percorso? Spiego meglio: un percorso molto tortuoso o con molto vento laterale puo’ sconsigliare l’utilizzo di setup aero?

-Marco Belloli: dai dati in nostro possesso durante le crono il set-up aero è sempre preferibile, con l’eccezione della ruota lenticolare che può rendere difficile la guida in caso di vento laterale molto forte.

[img]http://fotoalbum.mtb-forum.it/image.php?id=222623&s=576&uid=721[/img]

Grazie per la disponibilità.

Resta quindi aperto il dibattito per gli amatori e spazio per le loro esperienze sul campo, che forse più di ogni altra cosa decideranno  il futuro di queste soluzioni in ambito ciclistico.

 

 

Mini-Glossario:

Non-lineare: in matematica un sistema non-lineare è riassumibile in un sistema in cui  gli effetti dipendono dall’ordine in cui si manifestano le cause ed in cui i risultati “in uscita” non sono direttamente proporzionali a quelli “in entrata”.

-Strato Limite: La resistenza totale è dovuta solo alla distribuzione delle pressioni, date dalla forma del profilo del corpo immerso nel fluido nel nostro caso, l’aria), e dall’attrito tra fluido e profilo. La zona in cui avviene un’alterazione del moto del fluido è di limitate dimensioni sul bordo dello stesso, e viene chiamata strato limite. E’ su questa porzione che si manifestano tutti gli effetti della viscosità. La viscosità dello stato limite è responsabile direttamente della resistenza di attrito ma indirettamente anche di quella di scia, in quanto i vortici che in esso si formano distaccandosi vanno a formare la scia. E’ principalmente operando modifiche sullo stato limite che si possono ridurre o impedire i vortici, responsabili della resistenza.

 

Trackbacks/Pingbacks

  1. L’aerodinamica della bicicletta | BDC-MAG.com | Bici da corsa - 5 ottobre 2015

    […] del Politecnico di Milano sul tema dell’aerodinamica della bicicletta. I Prof. Marco Belloli (che avevamo già intervistato sull’argomento), Stefano Bruni e l’ingegnere, tecnico della galleria, Stefano Giappino hanno fatto il punto […]

  2. Aerodinamica: Intervista a JP Ballard -SwissSide- | BDC-MAG.com | Bici da corsa - 23 dicembre 2016

    […] Già nel 2012 avevamo provato a fare chiarezza riguardo un aspetto sempre più al centro dell’attenzione nel mondo ciclistico, ovvero l’aerodinamica. L’aerodinamica è un argomento complesso, che richiede conoscenze a volte non banali di fisica per essere compreso, e qualche volta è controintuitivo (come i cerchi larghi per fare un esempio ciclistico). Negli ultimi 4 anni le cose non sono molto cambiate, nel senso che le aziende continuano a proporre prodotti orientati ad un’ottimizzazione aerodinamica, mentre il consumatore medio continua a percepirli come soluzioni create solo per diversificare il mercato e proporre (e quindi vendere) qualcosa di nuovo ad ogni costo. […]

Lascia una risposta

Single Sign On provided by vBSSO