Túnel de viento o aero test en carretera: qué mide cada método y cuánto coinciden sus valores de CdA

A velocidades superiores a unos 14 m/s en llano, la resistencia aerodinámica absorbe en torno al 90 % de la potencia mecánica del ciclista¹. La variable que la resume es el CdA, producto del coeficiente de arrastre (Cd) por el área frontal (A), expresado en m². El ciclista aporta cerca del 80 % de la resistencia aerodinámica del conjunto, por lo que la posición es el factor con mayor margen de mejora². Existen dos vías experimentales para medir el CdA.

Qué mide el túnel de viento en ciclismo

En el túnel de viento el ciclista permanece inmóvil respecto al suelo y el aire se impulsa sobre él. La bicicleta se fija a una balanza de fuerzas que registra directamente el arrastre medio; al dividirlo por la presión dinámica del flujo se obtiene el CdA². Una plataforma giratoria permite orientar al ciclista respecto al flujo y fijar el ángulo de incidencia del viento (yaw)². Su ventaja es un entorno controlado y repetible, y las revisiones lo consideran el método de referencia^1,2.

En cinco ciclistas profesionales, García-López et al. obtuvieron en túnel una fiabilidad elevada (r > 0,96; coeficiente de variación inferior al 2 %) y redujeron el arrastre un 14 % al modificar la posición. En el mismo estudio, el CdA en la bicicleta de contrarreloj fue un 31 % mayor pedaleando en esfuerzo que en posición estática, y el casco aerodinámico no resultó favorable para todos los ciclistas³. Véase cómo elegir el casco de contrarreloj según la posición.

Qué mide un test aerodinámico de campo

El test de campo no mide la fuerza de arrastre: la deduce. A partir de la potencia y la velocidad registradas en la bicicleta, y de la masa, la densidad del aire y la resistencia a la rodadura, se despeja el CdA del modelo de potencia validado por Martin et al., cuya predicción no difirió de la potencia medida en carretera (R = 0,97; error estándar de 2,7 W)⁴.

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

Donde P es la potencia (W) en llano, a velocidad constante y sin viento, ρ la densidad del aire (kg/m³), v la velocidad (m/s), Crr el coeficiente de resistencia a la rodadura (adimensional), m la masa del conjunto ciclista-bicicleta (kg) y g la aceleración de la gravedad (9,81 m/s²). Las variantes del procedimiento (deceleración libre, regresión y elevación virtual)^1,2 se describen en los artículos sobre el método de la elevación virtual y sobre la medición del CdA en pista. Herramientas como AthletePro Super Record aplican este cálculo al archivo de una salida.

Concordancia entre el CdA de túnel de viento y el de campo

Martin et al. no hallaron, en los mismos ciclistas, diferencias entre el CdA de campo y el de túnel (0,258 ± 0,006 frente a 0,261 ± 0,006 m²; P = 0,53)⁵. García-López et al. encontraron en velódromo una relación elevada con el túnel (r = 0,88) y una infraestimación pequeña pero significativa (0,0035 ± 0,0038 m²), que disminuía al aumentar la velocidad⁶.

La concordancia de las medias no implica que los valores individuales sean intercambiables. En un paraciclista de élite, la elevación virtual en velódromo y el túnel difirieron en 0,03 m² en valor absoluto, aunque ambos fueron precisos⁷. En diecisiete profesionales, tres procedimientos de campo aplicados a las mismas vueltas dieron valores absolutos distintos y, en algún caso, cambios de signo contrario entre posiciones⁸. Tampoco los túneles coinciden entre sí: los valores publicados para la posición de contrarreloj varían hasta un 40 % entre estudios². Un CdA solo debe compararse, por tanto, con otro obtenido con el mismo método y protocolo.

Fiabilidad y sensibilidad de cada método

Un test solo es útil si su variabilidad es menor que el cambio que se pretende detectar (Figura 1).

En velódromo, las pruebas con potenciómetro mostraron una fiabilidad alta (r = 0,99 en estado estable) y detectaron reducciones de 0,011 m² (4,6 %) tras cambios de posición de 2 a 5 cm⁶. En pista cubierta, un dispositivo con tubo de Pitot detectó cambios de 0,002 m² (1,2 %) en ciclistas de pista de élite⁹, y un sistema con células de carga alcanzó la misma resolución con un coeficiente de variación del 1,67 %¹⁰. No obstante, en ciclistas entrenados y también en velódromo, un dispositivo de Pitot distinguió la posición erguida de la aerodinámica, pero no el cambio menor que supuso añadir un casco de contrarreloj, que sí detectaron los otros dos sistemas comparados¹¹.

En carretera abierta, Lim et al. distinguieron con potenciómetro el cambio de las manetas a la parte baja del manillar, en un tramo llano de 200 m y con viento inferior a 1 m/s¹². En cambio, Merkes et al. obtuvieron una fiabilidad deficiente entre días al estimar el CdA en posiciones de esprint, pese a registrar viento, pendiente, temperatura, humedad y presión¹³.

Validez ecológica: pedaleo, viento real y posición sostenible

Los túneles se diseñan con baja turbulencia y velocidad uniforme, mientras que el flujo real depende de la capa límite atmosférica, la dirección del viento y las estelas de otros cuerpos; por eso Crouch et al. insisten en que la mejora prevista en el túnel debe contrastarse con el rendimiento medido en campo². A ello se suman el efecto de bloqueo de las paredes sobre el flujo, para el que se recomienda una relación de bloqueo inferior al 5 %, y la dificultad de que el ciclista repita y mantenga exactamente la posición entre ensayos². Las medidas estáticas tampoco representan el pedaleo: el coeficiente de arrastre de un ciclista que pedalea es en torno a un 6 % mayor que con las bielas horizontales e inmóviles².

En diecinueve ciclistas entrenados, reducir el ángulo del tronco dentro del intervalo habitual en contrarreloj disminuyó la potencia máxima alcanzada y los valores máximos de las variables fisiológicas registradas¹⁴. Además, el arrastre puede aumentar con la fatiga: en una simulación del récord de la hora con un ciclista de élite, la pérdida de rendimiento se acompañó de un aumento del arrastre aerodinámico atribuido a cambios biomecánicos en la técnica de pedaleo¹⁵. El test de campo evalúa al ciclista en movimiento, a la potencia y la velocidad de competición: ese es su principal argumento de validez ecológica.

Limitaciones del test de campo

La estimación exige conocer la densidad del aire, la masa y la resistencia a la rodadura, que cambia de forma detectable con la presión de inflado¹². El viento y la pendiente son las fuentes de error más importantes: en ensayos numéricos y experimentales, ignorar un viento de unos 0,5 m/s y una pendiente del 0,05 % produjo errores en torno al 10 % en el CdA estimado¹⁶. Los métodos de regresión no pueden aplicarse sin modificaciones en pista, por las fuerzas normales de las curvas, y en conjunto los métodos de campo están sujetos a incertidumbres mayores que el túnel². A cambio, requieren poco material y son más accesibles^1,7.

Tabla 1. Comparación de los dos procedimientos según los estudios citados.