La potencia que un ciclista desarrolla encima de la bicicleta se consume en los siguientes aspectos.
1.vencer la resistencia aerodinámica.
2.vencer el rozamiento
3.vencer a la gravedad
4.acelerar.
5.fricción entre elementos mecánicos.
Exceptuando el caso de fricción entre elementos mecánicos, el resto de las componentes puede evaluarse matemáticamente:
1.La potencia para vencer la resistencia aerodinámica es:
siendo
ρ= densidad del aire (kg/m3).
Vg: velocidad del ciclista (m/s).
Va: velocidad del aire frontal que incide sobre el ciclista de forma frontal (Vg+ Vairefrontal)(m/s)
Cd: coeficiente aerodinámico
A: Área que enfrenta el ciclista al Aire (m2)
2.Potencia de rodadura
Prodadura =Crr x M x Vg; Ec. 2
siendo,
Crr: coeficiente de rodadura
M: peso del conjunto bici + ciclista (kg)
vg: velocidad del ciclista (m/s)
3.Potencia para superar una pendiente
Ppte= M x g x Vg x sen (α); Ec. 3
sen α= sen (arctag(Δh/ Δd)); Ec. 4
Para ángulos pequeños, el seno se puede aproximar a la tangente, por lo que
sen α= Δh/ Δd =Pendiente; Ec. 5
4.Potencia para acelerar
P = 0,5 x (M + I/r2)x (Vf2- Vi2)/(tf-ti); Ec. 6
siendo,
M: peso del conjunto bici + ciclista (kg)
I: momento de inercia de las ruedas. (kgm2)
r: radio exterior de la rueda (m)
Vf: velocidad final tras la aceleración(m/s).
Vf: velocidad inicial antes la aceleración (m/s).
De todas ellas, cuantitativamente, la potencia aerodinámica es la más importante, y también en la que más fácilmente se pueden alterar parámetros para modificarla.
Como ejemplo, si suponemos un ciclista pedaleando a una velocidad constante, en llano, sin influencia del viento y despreciamos las pérdidas en fricción de elementos mecánicos: considerando un valor de Crod de 0,0025, para una masa de 85kg, a 35 km/h, con un coeficiente CdA de 0.4 se obtiene una potencia de rodadura de 20,7w. Respecto a la potencia total que haría falta (243w), supone un 8%. El resto, 92%, se emplea en vencer la resistencia al aire.
