La nueva generación de ruedas de banda Zipp 404 y 808 modelo 2011 presentan un perfil con grandes modificaciones respecto a los modelos anteriores, este diseño denominado Firecrest por Zipp, ofrece una reducción de la resistencia aerodinámica y mejoras de la estabilidad con vientos cruzados sin penalizar el uso de cubiertas de mayor diámetro que tienden a ofrecer una menor resistencia a la rodadura con menor presión de inflado. Nota publicada 31/10/10, ver actualización.
Comportamiento dual del perfil de la llanta
La idea básica parte del reconocimiento que no solo es importante el perfil que la llanta presenta al viento en la mitad frontal de la rueda sino también en la mitad trasera.
En la siguiente imágen se puede observar el flujo de aire cuando el ángulo de incidencia del viento aparente es de 15grados respecto a la dirección de avance, del lado izquierdo el nuevo perfil Firecrest y del lado derecho un perfil en "V" tradicional:
En el siguiente esquema se puede apreciar el comportamiento de la mitad frontal de la rueda, cuando la cubierta es el frente de ataque, el caso para el que están optimizados los perfiles tradicionales en "V" y toroidal que Zipp venía utilizando en sus ruedas:
Reducción de la resistencia aerodinámica
Según los ingenieros de Zipp la nueva 808 Firecrest presenta una apreciable reducción de la resistencia aerodinámica frente a la 808 modelo 2010 a partir de un ángulo de incidencia del viento aparente de 10grados con un pico marcado alrededor de los 15grados:
La nueva 404 con perfil Firecrest también tendría una menor resistencia aerodinámica que la anterior 808 modelo 2010 a partir de los 12,5grados y con una marcada reducción en el rango de los 15-20grados, es importante tener en cuenta que -en este caso- estamos comparando una llanta de 58mm de perfil (404) con otra de 81mm (808):
Es importante tener en cuenta que el rango de ángulos de incidencia del viento aparente en el que se observan las mejoras se presenta en situaciones en las que el viento es cruzado y de una magnitud relativamente elevada respecto a la velocidad de avance, si tenemos en cuenta que la velocidad del viento a la altura del centro de presión de las ruedas (alrededor de 33cm para rodado 700c/28") es del orden del 30-40% del que informan las estaciones meteorológicas (típicamente a 10m de altura) esta situación se va a presentar más frecuentemente en lugares de mucho viento y para ciclistas relativamente más lentos (ver Viento, que viento ?), de manera que este desarrollo en principio sería más beneficioso para el triatleta amateur promedio que para uno profesional y menos significativo para un contrarrelojista de elite.
Mejoras en la estabilidad
Es conocido el efecto que las ruedas de banda tienen respecto a la estabilidad con vientos cruzados cuando se utilizan como delanteras, este efecto tiende a limitar el alto del perfil que resulta práctico utilizar en competencias en las que pueden presentarse fuertes ráfagas de viento cruzado, si bien como ya hemos discutido la utilización de ruedas traseras de mayor superficie (banda más alta o discos, ver Discos y Tapas: comportamiento Aerodinámico) tiende a compensar parcialmente este efecto.
Uno de los factores que contribuyen a la inestabilidad es el par de torsión que se genera cuando el centro de presión de la rueda se encuentra por delante del eje rotación dado que esta fuerza se suma al que provoca la fuerza lateral:
Según los ingenieros de Zipp el nuevo diseño logra una disminución de la fuerza lateral en la parte frontal de la rueda provocando un desplazamiento del centro de presión hacia atras y por debajo del eje, al punto de ubicarlo por detrás del eje de dirección logrando un efecto compensatorio del par de torsión provocado por la fuerza lateral:
Esta característica aparentemente habría facilitado la utilización de ruedas delanteras de mayor perfil, como la 808, incluso en atletas de menor peso corporal en el último IM de Hawaii (ver The bikes of the top 15 men in Kona 2010 y The bikes of the top 15 women in Kona 2010)
Interacción con los neumáticos
El aumento de del ancho de la llanta tiene como ventaja adicional la posibilidad de utilizar neumáticos de mayor diámetro (23) sin una un aumento en la resistencia aerodinámica, en las siguientes imágenes se pueden apreciar las diferencias entre la nueva 404 Carbon Clincher y la anterior 404 Clincher con llanta de aluminio:
Esto es interesante porque, cuando la superficie sobre la que se rueda es más irregular, las cubiertas o tubulares de mayor diámetro permiten utilizar una menor presión de inflado sin poner en riesgo la integridad de las ruedas aumentando el confort y disminuyendo la resistencia a la rodadura (ver Resistencia a la Rodadura - Concepto, Pruebas de Laboratorio y Pruebas de Campo).
Curvas de Resistencia Aerodinámica (actualización)
Con posterioridad a la publicación de esta nota se conocieron las curvas comparativas de resistencia aerodinámica de las nuevas 404 FC y 808 FC que presentamos a continuación (fuente www.zipp.com):
Se puede observar que la nueva 404FC tiene un comportamiento superior no solo frente a la 404 anterior sino incluso frente a la 808 anterior, este hecho combinado con la mejor maniobrabilidad la convierten en una excelente elección como rueda delantera.
La 808FC es aún mejor pero las diferencias ya no son tan marcadas:
Más información
En el caso de los modelos para cubiertas tipo clincher la eliminación de la llanta de aluminio tuvo como consecuencia adicional una reducción del peso: de 1658g a 1557g el par de 404 y de 1921 gramos a 1759 el par de 808, en ambos casos en la llanta ya que las mazas siguen siendo las mismas.
El precio mientras tanto siguió el camino opuesto llegando a los u$s 2700 el par de 404cc y u$s 2950 el par de 808cc en USA.
A quienes quieran profundizar en los aspectos técnicos recomiendo la siguiente presentación realizada en InterBike 2010:
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