La simulación demuestra que actuar en pelotón reduce en más del 90% el esfuerzo
Podemos iniciar este contenido observando la naturaleza. Las aves suelen volar en rutas migratorias utilizando la formación de un arco o en V.
Volar de modo organizado y en bandada es una estrategia utilizada por las aves para disminuir el gasto calórico y, así, alcanzar mayores distancias.
La economía de energía es tan grande que los pájaros llegan a recorrer distancias hasta un 70% más lejos que si volaran desordenadas.
Un ejemplo a ser citado es el caso del cisne, llega a sobrevolar más de dos mil kilómetros al día a una velocidad media de 130 kilómetros por hora. Por día, él puede viajar el equivalente al trayecto de São Paulo a Salvador, en Brasil.
El posicionamiento también ayuda para que las aves se controlen entre sí, ya que ninguna sale de la vista de la otra, es una cuestión de supervivencia. Cuando en grupo, están más protegidas de depredadores.
Un estudio reciente se realizó con la cooperación del grupo ambientalista Waldarappteam, de Austria, con científicos británicos del Royal Veterinary College, de Londres.
La especie elegida para el estudio fue el ibis eremita, ave en peligro de extinción. Los investigadores colocaron rastreadores que registraron velocidad, posición y cada movimiento de las alas de los pájaros.
Los datos revelaron que las aves se posicionan de forma estratégica a fin de aprovechar el impulso generado por el desplazamiento de aire causado por el golpe de las alas del ave que vuela al frente. Hasta el golpe de las alas se sincroniza para evitar cualquier esfuerzo innecesario.
La formación en bandada de las aves demuestra cuanto todavía podemos aprender de las estrategias de ahorro de energía de la naturaleza.
Los pájaros de acero
La inspiración animal está en el radar de los profesionales de la aviación. En una conferencia a la Royal Academy of Engineering Lecture, Richard Deakin, jefe ejecutivo de National Air Traffic Services (NATS), afirmó que en un futuro próximo -en menos de 30 años- las aerolíneas volarán sus aeronaves en formación como hacen los pájaros.
El margen de seguridad de vuelo de unas 20 aeronaves, mucho menos que las cuatro millas náuticas que separan las aeronaves civiles hoy, será suficiente, afirmó la empresa Airbus.
En una formación V de 25 aves, cada una puede reducir en hasta un 65% el arrastre inducido y aumentar su alcance en un 7%. Aunque las eficiencias para las aeronaves comerciales no son grandes, siguen siendo significativas.
De las aves a las pistas
Como no podría ser diferente, en el ciclismo usted pedalea en grupo, así como las aves, para protegerse del viento y experimentar una menor resistencia del aire.
Los ciclistas y los entrenadores profesionales sugieren que cuando está bien encajado en el centro del pelotón, a menudo no es necesario pedalear, por lo que la resistencia del aire es significativamente menor.
Bert Blocken, profesor doctor del Departamento de Construcción de Ambientes de la Universidad de Tecnología de Eindhoven, en los Países Bajos y del Departamento de Ingeniería Civil de Leuven, Bélgica, realizó un estudio en asociación con Ansys y Cray.
En medio de las investigaciones, descubrieron que en medio de un pelotón los ciclistas experimentan sólo de 5 a 10% de la resistencia del aire en relación al resto. El resultado fue demostrado por simulaciones computacionales a través de herramientas Ansys y ensayos en túnel de viento. Ambos métodos, ejecutados de forma independiente, produjeron los mismos resultados.
Este nuevo estudio muestra por primera vez la distribución de la resistencia del aire para cada ciclista en un pelotón de 121 miembros. Los resultados muestran que en el medio y en la parte trasera del pelotón es como si el individuo pedalea de 12 a 15 kilómetros por hora en un pelotón que está acelerando a 54 kilómetros por hora. Es por eso que parece que los pilotos gastan poca energía en esas posiciones.
No debemos interpretar mal estos resultados: un ciclista aficionado puede caminar junto con un pelotón de ciclistas profesionales por una corta distancia y bajo las condiciones del estudio en una carretera plana y recta. Pero tan pronto como el ciclista curva su ruta, surge el efecto sanfona, el pelotón se extiende y la resistencia se vuelve mayor. Las condiciones se vuelven prácticamente imposibles para el aficionado. Los resultados de resistencia del aire (abajo) ofrecen una visión adicional sobre cuán excepcionales son los resultados de los ciclistas de élite.
La resistencia del aire para cada uno de los 121 ciclistas en un pelotón de ciclismo, es sólo un porcentaje de la resistencia del aire de un solo ciclista.
Los pilotos pueden alimentarse de estos datos para descubrir el mejor posicionamiento en un pelotón. Al fondo, la resistencia del aire es muy baja, pero hay menos oportunidades de reaccionar ante ataques y las caídas ocurren con más frecuencia.
Para los pilotos de altísimo nivel o velocistas, los investigadores recomiendan que la mejor posición sería en la línea seis, siete u ocho, donde están suficientemente protegidos por otros pilotos y a poca distancia en relación al frente posibilita reaccionar conforme a la necesidad de la prueba.
Los equipos del profesor Blocken examinaron dos pelotones de 121 ciclistas, donde la distancia entre las líneas difería como en una prueba real. Las simulaciones computacionales sumaron 3.000 millones de células – un récord mundial para una aplicación deportiva – y exigieron licencias de supercomputadoras Cray y computación de alto rendimiento (HPC) de Ansys. Las simulaciones se realizaron continuamente hasta el final de los cálculos por 54 horas y se utilizó un total de 49 terabytes de memoria de trabajo.
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