El impacto aerodinámico del mono de contrarreloj: cuantificación a partir del CdA

En una contrarreloj en llano, la resistencia aerodinámica constituye la mayor parte de la resistencia total al avance: se ha descrito que supera el 90 % en terreno llano y que, según la pendiente, representa entre el 56 % y el 96 % de la potencia¹. Del total de la resistencia aerodinámica, se estima que alrededor del 80 % corresponde al ciclista y no a la bicicleta¹. La prenda que cubre ese cuerpo es, por tanto, una variable relevante.

Marco físico

En régimen estacionario, sin viento y en llano, la potencia necesaria para avanzar puede aproximarse mediante:

P = ½ · ρ · CdA · v³ + Crr · m · g · v

donde P es la potencia (W), ρ la densidad del aire (kg/m³), CdA el área de arrastre (m², producto del coeficiente de arrastre por el área frontal), v la velocidad (m/s), Crr el coeficiente de resistencia a la rodadura (adimensional), m la masa del conjunto ciclista y bicicleta (kg) y g la aceleración de la gravedad (9,81 m/s²). Se trata de una versión simplificada de los modelos de potencia validados en ciclismo, que incluyen además pérdidas de transmisión, rodamientos y cambios de energía potencial y cinética¹. Un mono no modifica la potencia del deportista, pero puede reducir el CdA y, con ello, aumentar la velocidad para la misma potencia.

Mecanismo: tejidos texturizados y capa límite

El mecanismo principal por el que un mono texturizado reduce la resistencia es el retraso del punto de separación del flujo hacia la parte posterior del segmento corporal. Ello reduce el tamaño de la estela, eleva la presión en ella y disminuye la componente de presión de la resistencia¹. Brazos y piernas se comportan de forma análoga a cilindros; en ellos, la rugosidad superficial desplaza la transición del flujo a números de Reynolds más bajos, aunque una rugosidad excesiva eleva el coeficiente de arrastre mínimo¹. De ahí que no exista un tejido óptimo universal.

Los trabajos de Brownlie et al., resumidos por Crouch et al., establecieron varios principios de diseño¹:

• Brazos y piernas presentan un comportamiento de transición para los números de Reynolds propios del ciclismo, por lo que son las zonas donde la textura puede tener efecto.
• El movimiento de las piernas durante el pedaleo y la turbulencia generada aguas arriba reducen la eficacia de los tejidos texturizados en las piernas.
• En zonas de flujo adherido conviene emplear tejidos lisos para reducir la fricción superficial.
• En zonas de flujo completamente separado, como la zona lumbar, la textura tiene un efecto despreciable.
• La resistencia se reduce con prendas ajustadas, con pocas arrugas y con costuras alineadas con el flujo.

Aplicando estos principios, los ensayos en túnel de viento con un ciclista pedaleando en posición de contrarreloj mostraron una reducción de la resistencia del 4 % con monos construidos con hasta cinco tejidos, frente a monos convencionales de uno o dos tejidos¹.

Cuantificación del ahorro (modelo)

Para traducir esa reducción a tiempo se resolvió la ecuación anterior con los siguientes supuestos: contrarreloj de 40 km en llano, 300 W constantes, masa de 78 kg, Crr de 0,004, ρ de 1,2 kg/m³ y CdA inicial de 0,240 m². Con estos valores, la velocidad inicial es de 43,98 km/h y el tiempo de 54 min 34 s. Los resultados son cálculos del modelo, no mediciones.

Tabla 1. Ahorro de tiempo y de potencia calculados con el modelo para distintas reducciones de CdA. El 4 % corresponde a la reducción descrita para monos de tejidos zonificados¹ y el 4,6 % a la reducción media obtenida con pequeños ajustes de posición en ciclistas profesionales².

Con estos supuestos, una reducción del 4 % en el CdA equivale a unos 42 s en 40 km o, a igual velocidad, a unos 10,5 W. El ahorro crece con la velocidad y, por tanto, con la potencia del ciclista. La comparación con el ajuste de posición muestra que ambas intervenciones pueden tener un orden de magnitud similar, aunque proceden de estudios y métodos diferentes y no deben sumarse sin medición.

Limitaciones

• Dependencia de la morfología y de las condiciones. El efecto del mono depende del tamaño y la forma del deportista, de su posición, de la velocidad y de las condiciones del aire; no existe un mono con textura óptima para todos los ciclistas, posiciones y condiciones¹. Por ello es preferible medir el CdA real del deportista con cada prenda. Las pruebas en velódromo con potenciómetro han demostrado validez frente al túnel de viento y sensibilidad para detectar cambios pequeños².
• Ajuste. Las arrugas y las costuras mal orientadas reducen el beneficio¹. La talla y el patrón forman parte del rendimiento aerodinámico de la prenda.
• Reglamentación. La elección del tejido está condicionada por la normativa de la Unión Ciclista Internacional (UCI) sobre tejidos permitidos¹. Conviene verificar la admisibilidad de la prenda en la competición prevista antes de adquirirla.
• Modelo. El cálculo no incluye viento, cambios de pendiente, aceleraciones ni pérdidas de transmisión; sirve para estimar órdenes de magnitud, no para predecir un resultado concreto.

Conclusión

Kyle y Burke propusieron una jerarquía para reducir la resistencia en la que la posición del ciclista ocupa el primer lugar, seguida del equipamiento¹. El mono se sitúa en el segundo nivel, pero con un efecto documentado del orden del 4 % cuando su diseño sigue los principios descritos. Introduciendo el CdA medido con cada combinación de mono, casco y posición en AthletePro Super Record puede estimarse la variación del tiempo, tramo a tramo, antes de la salida.