¿Qué sucede dentro de un pelotón ciclista? ¿Realmente se reduce entre un 30 y un 50 por ciento la resistencia al aire de los corredores? ¿Por qué suelen tener éxito tan pocas esca- padas? ¿Podemos calcular cuál es la posición en la que un corredor gasta menos energía dentro del pelotón? Todas estas cuestiones, que hasta ahora tenían respuestas aproxima- das e incluso inexactas, han sido solventadas gracias al exhaustivo estudio realizado por el profesor Bert Blocken, de la Universidad Técnica de Eindhoven, en colaboración con los softwares de simulación de ANSYS y la supercomputadora de Cray.
La simulación deportiva más grande jamás realizada
La carga aerodinámica en un pelotón ciclista no es lo que imaginábamos hasta ahora. Aunque puede tomar diferentes formas, el objetivo de los corredores siempre es el mismo: aprovechar los efectos del rebufo, o arrastre, de los corredores que tienen delante. La resistencia del aire es el componente mecánico más potente a la hora de impedir que un ciclista avance más rápido, y el hecho de ir a rueda puede ahorrarle hasta un 50 por ciento de su energía. La mitad de esfuerzo, para lograr la misma velocidad. O esa era la suposición, al menos.
La realidad es que casi no existía información sobre la resistencia aerodinámica en los pelotones, especialmente en los de gran tamaño. Nunca se habían publicado simulaciones o mediciones sistemáticas por ordenador.
Hasta ahora. Bert Blocken, profesor de la Universidad Técnica de Eindhoven (Países Bajos) y de la Universidad Católica de Leuven (Bélgica), y un reputado especialista en la materia, se propuso llenar este vacío de información.
En colaboración con la compañía de supercomputadoras Cray y el líder en software de simulación, ANSYS, el profesor Blocken llevó a cabo la primera simulación aerodinámica de dos pelotones completos (uno denso y uno más liviano), de 121 ciclistas cada uno; validada posteriormente por cuatro pruebas de túnel de viento. El Proyecto Pelotón ha sido la prueba de simulación más grande jamás realizada en el mundo del deporte y la más grande que ha utilizado software comercial de CFD en el mundo en general. El objetivo: comprender las interacciones aerodinámicas dentro del pelotón e identi car la mejor posición posible, en la que el ciclista consigue el mayor ahorro de energía. Una información clave para los equipos a la hora de plani car su estrategia de escapadas y buscar la ubicación óptima de sus líderes, que deben ir protegidos de la carga aerodinámica pero también en posiciones no muy atrasadas para evitar percances.
Las matemáticas estaban equivocadas
Todos sabemos que la resistencia aerodinámica en la parte central del pelotón es mucho menor que la que se produce en cabeza. Sirve como refugio contra el viento, un medio para preservar la energía y un componente crítico de la estrategia de un equipo de carreras. Sin embargo, siempre han existido fuertes contradicciones entre lo que los modelos matemáticos informan sobre la aerodinámica de esta “serpiente multicolor” y las experiencias de primera mano de los propios ciclistas.
Los modelos matemáticos simpli cados comúnmente asumen que la resistencia que experimenta un corredor en el pelotón está entre un 50 y un 70 por ciento respecto a la de un ciclista aislado. Pero estas estimaciones, como ha demostrado el profesor Blocken, están muy lejos de la realidad. Los resultados del Proyecto Pelotón mostraron que la resistencia de todos los ciclistas en el pelotón disminuyó en comparación con la de un corredor aislado, pero en la sección media posterior la reducción cayó a un 5 por ciento. Eso supone hasta 10 veces menos que las suposiciones anteriores, y bene cia a casi la mitad de los ciclistas en un pelotón.
Unos resultados sorprendentes gracias a la simulación
Blocken y su equipo de investigación se centraron en varias preguntas clave: ¿Cómo es de reducida la resistencia del aire dentro de un pelotón, en qué posiciones se produce la menor resistencia al aire y cuánta resistencia al aire experimentan los ciclistas en la parte delantera o en los bordes del pelotón? Para responder estas preguntas, realizaron simulaciones de CFD de alta resolución con el software CFD de ANSYS y utilizaron una supercomputadora XC de Cray.
Para conseguir la máxima precisión de la simulación han utilizado un total de 3 mil millones de celdas para la simulación de los 121 ciclistas, cada uno de ellos detallado al máximo (cada parte del cuerpo y de la bicicleta in uye en la carga aerodinámica). A continuación se validaron los resultados de la simulación en cuatro pruebas diferentes de túnel de viento, utilizando una maqueta a escala de los 121 corredores.
Los estudios previos habían analizado la resistencia experimentada por un solo ciclista o un grupo pequeño de corredores. Gracias al software CFD de ANSYS y la potencia de supercomputación de Cray, Blocken pudo ejecutar una simulación lo su cientemente masiva como para capturar la aerodinámica real. Un pelotón de 121 ciclistas frente a una la de 4 o 5.
Los datos arrojaron algunas conclusiones sorprendentes:
• La resistencia mínima al aire en el pelotón puede llegar a ser entre el 5 y el 7 por ciento de la de un ciclista solitario, en lugar del 50 o 70 por ciento que asumían los modelos matemáticos simpli cados. ¡Una resistencia 10 veces menor!
• Esto es, colocarse en las las centrales y más atrasadas del pelotón (el 40% de los corredores) equivale a pedalear a solo 12 o 17 km/h cuando en realidad la velocidad es de 54 km/h.
• Todos los ciclistas obtienen un bene cio aerodinámico al correr en un pelotón.
• Incluso el ciclista que va al frente del pelotón se bene cia del efecto grupal, y se ve sometido a un 86 por ciento de la resistencia que tendría corriendo en solitario.
• Los ciclistas en los bordes exteriores de la “punta de lanza del pelotón” son los que sufren la resistencia más alta.
• La mejor elección para el líder serían las posiciones delanteras pero centrales, en las que el corredor necesita del 14% al 20% de energía y no está expuesto a caídas y otros imprevistos, más frecuentes en las posiciones traseras (donde el esfuerzo es solo del 5% pero el peligro es mayor).
• El estudio también ayudó a demostrar la superioridad del pelotón, tan injustamente minusvalorado, a la hora de anular las escapadas.
El proyecto Pelotón en números
• 3 universidades de renombre mundial (TU Eindhoven, KU Leuven y U Liège) • 2 empresas líderes mundiales (ANSYS y Cray)
• Un sistema de simulación compuesto por 3.000 millones de celdas
• 4 pruebas de túnel de viento con una maqueta de 121 corredores
• Cada simulación requería 54 horas de computación • 13.824 procesos paralelos
• Más de 49,000 GB de memoria
