Coeficiente de rodadura (Crr) de los tubulares en ciclismo en pista: física, impacto cronométrico y métodos de medición

Física de la resistencia a la rodadura

La fuerza de rodadura y la potencia que disipa se expresan como:

F_rr = Crr · m · g        P_rr = Crr · m · g · v

donde Crr es el coeficiente de rodadura (adimensional), m la masa del sistema ciclista-bicicleta (kg), g la aceleración de la gravedad (9,81 m·s⁻²) y v la velocidad (m·s⁻¹). A diferencia de la potencia aerodinámica, que crece con el cubo de la velocidad, la potencia de rodadura crece de forma lineal. Por ese motivo, a velocidades de persecución su peso relativo es pequeño: en el modelo de persecución individual de Underwood y Jermy, la resistencia aerodinámica representa en torno al 96 % de las fuerzas resistivas¹. La jerarquía clásica de Kyle y Burke, recogida por Crouch et al., sitúa la rodadura y las pérdidas de transmisión en tercer lugar, tras la posición y la geometría del material².

Particularidades del velódromo

En el peralte, la fuerza normal sobre el neumático no es solo el peso: incluye la componente asociada a la aceleración centrípeta. El modelo de Underwood y Jermy incorpora este término y, además, aumenta la resistencia a la rodadura del neumático un 9,5 % en las curvas y un 4 % en las rectas por el efecto de dirección (ángulo de deriva) necesario para mantenerse en una pista peraltada. Como valor de partida, esos autores emplean un Crr de 0,001 para un neumático de competición sobre madera, y el mismo valor para los rodamientos¹. Se trata de supuestos de modelo con fuentes propias, no de mediciones de un tubular concreto.

Magnitud cronométrica

Para una masa de 85 kg y una velocidad de 16 m·s⁻¹ (57,6 km/h), la potencia de rodadura pasa de 13,3 W con Crr = 0,0010 a 40,0 W con Crr = 0,0030. La Figura 1 muestra la progresión y la Tabla 1, el efecto sobre el tiempo en 4000 m con los supuestos declarados.

Tabla 1. Cálculo de modelo en régimen estacionario: 450 W en la rueda, 85 kg, CdA = 0,200 m², ρ = 1,20 kg·m⁻³, sin salida ni corrección por curvas. La corrección de Underwood y Jermy para el peralte aumentaría ligeramente todas las diferencias.

El efecto es lineal y del mismo orden que el de pequeñas diferencias aerodinámicas: con los mismos supuestos, 0,0005 de Crr equivale aproximadamente a 0,003 m² de CdA. La elección del tubular (neumático con cámara cosida en su interior y pegado a la llanta) es, por tanto, una decisión cuantificable, siempre que el Crr se conozca con una precisión suficiente.

Cómo se mide el Crr

La base de todos los métodos de campo es un modelo de potencia validado. Martin et al. demostraron que la potencia en carretera puede predecirse con un modelo matemático que incluye la rodadura, con una correlación de 0,97 y un error estándar de 2,7 W frente a la potencia medida³. A partir de ahí existen varias aproximaciones:

• Regresión potencia-velocidad. Lim et al. separaron las resistencias aerodinámica y de rodadura registrando la potencia a varias velocidades constantes: la resistencia a la rodadura fue de 5,575 N a 414 kPa frente a 4,215 N a 828 kPa, lo que muestra que un potenciómetro detecta cambios de presión sustanciales⁴. Crouch et al. advierten de que este método no puede aplicarse sin modificaciones en pista por las fuerzas normales que se generan en las curvas².
• Tapiz rodante con dinamómetro. Henchoz et al. propusieron medir la fuerza necesaria para mantener la bicicleta en equilibrio a distintas pendientes. El método detectó el efecto del tipo de neumático y de la presión, con un sesgo de 0,00029 entre dos experimentadores⁵.
• Elevación virtual. En bicicleta de montaña, Maier et al. obtuvieron un error típico de 0,0006 (2,8 %) y detectaron diferencias entre neumáticos de 0,0205 a 0,0237⁶. La precisión absoluta en pista, con valores de Crr mucho menores, no está establecida en la literatura revisada.

Las mediciones en rodillo no se trasladan de forma directa a la pista: Reiser et al. observaron que la sección del neumático modificaba la potencia necesaria sobre rodillos, pero esas diferencias no aparecieron al rodar en carretera⁷. Tampoco la respuesta fisiológica es un indicador útil: con tubulares inflados entre 552 y 965 kPa, el consumo de oxígeno no difirió entre presiones, porque las diferencias de rodadura eran demasiado pequeñas para detectarse fisiológicamente⁸.

Por qué no se presenta una clasificación de marcas

Las clasificaciones de tubulares de pista disponibles proceden de laboratorios comerciales, fichas de fabricantes o bases de datos sin revisión por pares, con protocolos que difieren en superficie, presión, carga y temperatura. En la búsqueda realizada para este artículo no se ha localizado ningún estudio revisado por pares que compare modelos comerciales de tubular sobre madera. Mientras no exista esa evidencia, la opción rigurosa es medir el Crr del propio material en condiciones controladas y trasladarlo a un modelo de rendimiento.

El Crr medido y el área de arrastre obtenida en un Aero Test son las dos entradas materiales de cualquier simulación de tiempo en pista. Con ambos valores, la persecución puede simularse en AthletePro Velometrics o, para contrarreloj en carretera, en AthletePro Super Record.