Kammtail Virtual Foil

El diseño de perfiles aerodinámicos para una bicicleta requiere grandes dosis de creatividad, ya que los diseños tradicionales utilizados por los aviones y los automóviles no tienen en cuenta las propiedades únicas de la aerodinámica del ciclismo. La velocidad relativamente baja y el impulso hacia delante de las bicicletas hace que sean mucho más vulnerables a los factores medioambientales, como el viento cruzado, y requieren una tecnología centrada en algo más que la mejora de la aerodinámica con el viento de cara. La forma de los tubos de una bicicleta incorpora una gran curvatura e interacciones de flujo combinados, complicando aún más el proceso de crear un diseño verdaderamente aerodinámico.

Mientras que los perfiles aerodinámicos normalmente tienen un extremo en punta con forma de lágrima, el Kammtail incorpora un extremo cuadrado y truncado que aumenta la rigidez y simula el rendimiento de un perfil con forma de ala mucho más largo.

Los perfiles aerodinámicos se definen en términos de relación de aspecto; es decir, el área de superficie relativa entre la anchura total y el perfil de un cuadro o de un componente. Al aumentar la relación de aspecto, disminuye la resistencia. Aun así y como suelo ocurrir en la vida, hay una contrapartida a la relación de aspecto alta. La estabilidad, el peso y la rigidez sufren proporcionalmente al aumentar la relación de aspecto. El órgano rector del ciclismo profesional, la Union Cycliste Internationale (UCI), establece límites significativos sobre esta relación, limitando la relación de la dimensión transversal a 3:1.

Los ingenieros de Trek para poder lograr el desempeño aerodinámico partieron de una relación alta dentro de un perfil ligero y compacto que pudiera ser rígido, estable y que cumpliera con las regulaciones de la UCI. El veterano ingeniero Dough Causack hizo equipo con el recién llegado Paul Harder para investigar las plataformas de superficies aerodinámicas específicas para ciclismo. Como Paul explica, "actualmente las superficies aerodinámicas para bicicletas (en la mayor parte de la industria) empezó diseñándose utilizando un antiguo sistema para definir las superficies de control de las alas de los aeroplanos. He visto esto como la mayor desconexión posible y decidí estudiar la superficie de control aplicadas verdaderamente a las bicicletas como mi primer “proyecto personal” de investigación y desarrollo. Para poder probar la mayor cantidad de diseños posible, el equipo creó un nuevo método para la dinámica de fluidos por computadora (CFD, por sus siglas en inglés) que actúa como un túnel de viento virtual capaz de probar dibujos 3D. Este método más eficiente permitió a Trek probar más de ocho diferentes formas, algo que no habría sido posible en el túnel de viento. Dough tuvo la corazonada de que si truncaba una superficie aerodinámica podría lograr una innovación en eficiencia aerodinámica, y el CFD tuvo como resultado que el equipo viera que tales diseños mostrarán resultados sin precedentes. Así nació el KVF.

El nuevo diseño resolvió un problema fundamental con respecto a las plataformas anteriores. Las superficies aerodinámicas de las bicicletas tiene una curvatura muy alta en comparación con una superficie aerodinámica en forma de ala de avión o de tipo estabilizador mucho más estirada, las bicicletas también experimentan un eje vertical mayor o un ángulo más grande entre el aparente viento (frecuentemente inconsistente y que viene de lado) y la dirección del movimiento de la bicicleta. Entre más grande sea este ángulo, más movimiento lateral indeseable experimentará la bicicleta. Como resultado, el aire tiene un momento muy difícil manteniéndose pegado a la pared de la superficie aerodinámica y tiende a separarse causando grandes cantidades de arrastre y reduciendo la estabilidad. El diseño truncado del KFV resuelve este problema de curvatura utilizando la porción de una relación que trabaja la parte más difícil, (el frente), y prescindiendo de la parte trasera en punta que es menos importante en aplicaciones específicas de bicicletas. El flujo del viento fluye alrededor de la parte del frontal como en un diseño tradicional y se mantiene en esta trayectoria ya que al truncar la forma se reduce su curvatura. Con el incremento del eje vertical y los vientos cruzados también aumenta la ventaja de desempeño del KVF.

En principio, el KVF fue diseñado como parte integrante de un proyecto mucho más grande con el objetivo de fabricar las bicicletas más rápidas del mundo. Una vez el diseño truncado del KVF fue aprobado por el análisis del CFD, nuestros ingenieros construyeron un prototipo que luego sometieron a intensas pruebas en el túnel de viento A2 en Mooresville, Carolina del Norte, y posteriormente en el túnel de viento de San Diego, California. Quedaron muy impresionados con los resultados y esta bicicleta se convirtió en poco tiempo en la Speed Concept original, la bicicleta de triatlón más exitosa de Trek. La ventaja que esta bicicleta suponía para los triatletas se hizo patente en cuanto el equipo de ingenieros empezó a ampliar la aplicación del KVF a los diseños de carretera para competición tradicionales.

El KVF era más fácil de integrar en las superficies más pequeñas de los cuadros de carretera tradicionales que los diseños con perfil aerodinámico anteriores, permitiendo crear nuevos conceptos de bicicletas de carretera aerodinámicas. La Madone, la bicicleta de competición más aerodinámica de alto rendimiento de Trek , incorporó la tecnología KVF en el año 2013. Desde entonces, la Speed Concept ha sufrido modificaciones y ahora es aún más rápida, gracias en gran medida a un diseño KVF de la parte delantera con una superficie más reducida y con menos resistencia en todos los ángulos yaw. La Madone de 2016 también incorpora un diseño mejorado con formas KVF. Los ingenieros de Trek siguen buscando más aplicaciones para esta tecnología tan increíble, teniendo un gran éxito a la hora de aplicarla a otros componentes, como los manillares.