Kammtail Virtual Foil

Desenhar aerofólios para bicicletas requer muita criatividade, pois os designs tradicionais utilizados pelos aviões e automóveis não levam em consideração as propriedades singulares da aerodinâmica das bicicletas. A velocidade relativamente baixa e a impulsão frontal das bicicletas fazes com que sejam muito mais vulneráveis aos fatores ambientais como ventos cruzados e requerem tecnologia que se foque em mais do que simplesmente na melhoria da aerodinâmica para vento frontal. As formas dos tubos dos quadros das bicicletas têm inerentemente muita curvatura e interações dinâmicas combinadas, o que complica ainda mais o processo de criar um design verdadeiramente aerodinâmico.

Os aerofólios normalmente prolongam-se numa terminação em ponta com uma forma de lágrima, mas a Kammtail apresenta uma terminação truncada e quadrada que aumenta a rigidez e mimetiza a performance de um aerofólio muito mais longo.

Os aerofólios são definidos em termos de rácio de superfície ou de área de superfície relativa entre a largura total e o perfil de um quadro ou de um componente. À medida que o raio da superfície aumenta, diminui a resistência Contudo, como tudo na vida, há um senão nos rácios de alta proporção. A estabilidade, o peso e rigidez sofrem consequências proporcionais ao aumento rácio de superfície. A entidade reguladora do ciclismo profissional, a Union Cycliste Internationale (UCI), coloca grandes restrições aos limites deste rácio, limitando a dimensão transversal do máximo ao mínimo em não mais de 3:1.

Os engenheiros da Trek planearam atingir a performance aerodinâmica de um rácio de alta proporção, mas dentro de um perfil compacto, leve que fosse rígido e estável e que estivesse de acordo com os regulamentos da UCI. O veterano engenheiro Doug Cusack conjugou esforços com o novo elemento Paul Harder para investigar plataformas para um aerofólio específico para o ciclismo. Como o próprio Paul explica “naquela altura, os aerofólios das bicicletas (todo o mercado) estavam a ser desenhados tendo por base um sistema antigo utilizado para asas de avião. Constatei que isto não fazia sentido e decidi estudar aerofólios e como se podiam aplicar às bicicletas como o meu primeiro projeto “pessoal” de Pesquisa e Desenvolvimento. De maneira a testar o maior número de designs possível, a equipa criou uma nova abordagem de dinâmica fluída computacional (CFD), que atua como um túnel de vento virtual capaz de testar desenhos em 3D. Esta abordagem mais eficiente permitiu que a Trek testasse mais de oitenta formatos diferentes, algo que seria impossível num túnel de vento. O Doug teve o pressentimento de que cortando o aerofólio podia levar a uma descoberta na eficiência aerodinâmica, e os resultados CFD que a equipa comprovou com esse design foram surpreendentes. Nasceu o KVF.

O novo design resolveu um problema fulcral das outras plataformas. Os aerofólios das bicicletas têm uma curvatura mais acentuada em comparação com a asa mais prolongada de um avião ou aerofólio do tipo estabilizador. As bicicletas também sentem mais oscilações e têm um ângulo maior entre o vento aparente (muitas vezes inconsistente e lateral) e a sua própria impulsão. Quanto maior for este ângulo, mais vento lateral indesejável vai sentir a bicicleta. O resultado disso é que o ar não fica “colado” ao aerofólio e tende a separar-se, provocando resistência e estabilidade reduzidas. O design truncado do KVF resolve o problema desta curvatura, utilizando a parte do rácio de alta proporção que faz o trabalho mais duro (a zona frontal) e descartando a parte traseira pontiaguda que é menos importante em termos de aplicação específica ao ciclismo. Assim, os ventos contornam a frente como num design tradicional e ficam nesta trajetória porque o formato traseiro truncado reduz a curvatura. À medida que a oscilação e ventos cruzados aumentam, também a performance da KVC melhora.

A tecnologia KVF foi inicialmente desenvolvida como parte integrante de um projeto maior que consistia em construir a bicicleta mais rápida do mundo. Assim que o design truncado da KVF passou nos testes na análise CFD, os nossos engenheiros construíram um protótipo completo e levaram-no para testes intensivos no túnel de vento A2 em Mooresville, Carolina do Norte, e, mais tarde, ao Túnel de Vento de San Diego, na Califórnia. Ficaram impressionados com os resultados e esta bicicleta transformou-se rapidamente na Speed Concept, o grande sucesso da Trek em termos da plataforma de triatlo. Os benefícios desta bicicleta para os triatletas foram tão rapidamente evidentes que a equipa de engenharia foi rápida a transpor a tecnologia KVF para o design das tradicionais bicicletas de estrada.

A tecnologia KVF era mais fácil de integrar na pequena superfície dos tradicionais quadros de estrada que os anteriores designs de aerofólios, permitindo que novos conceitos de bicicletas de estrada aerodinâmicas conhecessem a luz do dia. A Madone, a bicicleta de alta performance aerodinâmica da Trek, tornou-se mais compacta com a tecnologia KVF em 2013. A Speed Concept foi reformulada desde então e está mais rápida do que nunca, muito devido à renovada tecnologia KVF com uma área frontal menor e menor resistência em todos os ângulos de oscilação. A Madone de 2016 também apresenta um design melhorado, no qual a tecnologia KVF é um elemento essencial. Os engenheiros da Trek continuam à procura de mais aplicações para esta espantosa tecnologia e têm conhecido grande sucesso ao transpô-la para mais componentes como os guiadores.