IV. ELABORACIÓN DE SOLUCIONES

4.1 Análisis de variables

Para poder mejorar las condiciones de aerodinamismo debemos considerar esencialmente dos variables que influyen en la fuerza de arrastre y que podemos modificar para mejorar la bicicleta actual, los cuales son:
· El área transversal del sistema ciclista-bicicleta
· El coeficiente de arrastre, el cual depende de la forma y tamaño del sistema.

Adicionalmente a esto es importante considerar los puntos de contacto o interacción entre ciclista y bicicleta, ya que ellos aportan con la estabilidad del propio ciclista durante la conducción y si se usan adecuadamente pueden también lograr mejorar el aerodinamismo de la bicicleta en sí.
Nosotros consideramos que el tamaño y posición del ciclista determinan fundamentalmente la posible mejora de la bicicleta, ya que ésta en sí es lo bastante aerodinámica en su diseño actual. La idea es relacionar las bicicletas convencionales y compararlas con las bicicletas de carrera, que buscan optimizar la aerodinámica, de tal forma de traer ciertos elementos que ayuden a los ciclistas en general.

4.2 Síntesis de alternativas propuestas

En esta etapa de “Lluvia de ideas” hemos tenido varias ideas para crear dispositivos que ayuden al aerodinamismo de la bicicleta, los cuales se basan principalmente en disminuir la fuerza de arrastre, ya sea por el área transversal del sistema ciclista-bicicleta o por el coeficiente de arrastre, y además para tratar de minimizar el roce del aire con el sistema de la bicicleta.

En una primera instancia nuestras ideas fueron las siguientes:

• “Punta de avión”: Crear un dispositivo para la parte delantera de la bicicleta, similar a la de una punta de avión que pueda hacer que la parte del manubrio tenga una superficie más lisa y con ello el aire pueda escurrir de manera más uniforme a través de la parte delantera. Esto nace a partir de la idea que superficies más simples logran mejor aerodinamismo, por ejemplo en casos de aviones y autos, las partes delanteras normalmente son superficies lisas, en muchos casos bajas, de tal forma que el aire escurre en forma laminar y no se forman turbulencias.
• “Manubrio extenso”: Realizar una “extensión” del manubrio, de tal forma que el ciclista se vea obligado a tener una posición más extendida hacia delante para así disminuir el área transversal del sistema ciclista-bicicleta. El dispositivo sería básicamente otro manubrio fabricado de plumavit, en donde el ciclista podría sujetarse y tomar una posición más agachada. Para usar los cambios o frenar es necesario que el ciclista ocupe el manubrio original. Esto se origina en la idea de cambiar el tamaño del área transversal para disminuir la fuerza de arrastre de la bicicleta.
• “Soporte Aerodinámico”: Crear un dispositivo de soporte para el ciclista entre el asiento y el manubrio que ayude a éste a tomar una posición más inclinada y de esta forma lograr que disminuya el área transversal. Esta idea parte también de intentar modificar el área transversal y coeficiente de arrastre en la bicicleta.

4.3 Evaluación de propuestas

Después de haber conceptualizado esencialmente estas tres alternativas, observamos las fortalezas y debilidades, así como también la factibilidad económica y de materialización de cada una de las propuestas, y finalmente evaluamos cuál de ellas cumplía con los siguientes requisitos:

• Mejora sustancial de la aerodinámica de la bicicleta.
• Dispositivo menos invasivo para la bicicleta existente
• Dispositivo fácilmente desprendible
• Comodidad del usuario
• Económico

Ahora describiremos los aspectos descritos anteriormente para cada una de las propuestas:

4.3.1 Alternativa 1: “Punta de avión”

Este es un elemento que ayuda a disminuir el roce viscoso de la parte delantera de la bicicleta al tener una superficie más lisa (ocultando frenos y cambios del manubrio). El dispositivo sería instalado en la parte del fierro que soporta el manubrio, a través de un fierro cilíndrico que se fija en el fierro a través de un perno, de tal forma que no perturbe el movimiento de la rueda delantera.
Este dispositivo no interviene en la comodidad del usuario y es un elemento económico debido a que se puede modelar (construir) con instrumentos fáciles de manejar tales como corta-cartón y alambre.
Sin embargo, algunos aspectos que lo hacen inviable es su método constructivo, ya que la forma del dispositivo debe ser redondeada y simétrica, lo cual es difícil de conseguir con un material como el plumavit y con herramientas básicas. Otra debilidad es que la forma del dispositivo no puede simplemente copiarse de un prototipo que sirve a otros tipos de vehículo, por ende para poder diseñarlo es necesario un análisis más detallado y específico. Consideramos además que en el caso de esta alternativa no se tiene un gran concepto de innovación, ya que es la primera idea que surge al hacer una analogía con el diseño aerodinámico de aviones y autos.

4.3.2 Alternativa 2: “Manubrio extenso”

Su relevancia se basa en que con este elemento se logra cambiar la posición del usuario hacia delante, disminuyendo el área transversal y logrando así que la fuerza de arrastre disminuya.
En este dispositivo se tiene una fácil construcción a partir de la pieza de plumavit ya que la forma está dada por un cilindro análogo a un manubrio convencional, y por ende podemos realizar un molde de tal forma de obtener el diseño requerido. Las herramientas también son básicas y lo más complejo sería la construcción de un molde de un material como pasta-muro. La instalación sería a través de un fierro que se fija al soporte del manubrio, con forma de L al revés para dar mayor prolongación hacia delante. Esto se fijaría a través de un perno.
Las debilidades se basan primeramente en que afecta la comodidad del ciclista, ya que aún cuando se logra hacer que el se agache y tenga soporte para los brazos (al sostenerlos en este nuevo manubrio), el torso debe mantenerse bajo sin tener punto de contacto con la bicicleta, haciendo que finalmente se canse mucho más rápido al estar en una posición incómoda. En este mismo ámbito es incómodo además debido a que el manubrio original posee otros elementos como cambios y frenos que dificultarían el mantener los brazos totalmente extendidos hacia delante.

4.3.3 Alternativa 3: “Soporte Aerodinámico”

Este dispositivo también se enfoca en el ámbito de disminuir la Fuerza de Arrastre haciendo que el ciclista cambie su posición hacia delante, disminuyendo el área transversal.
Se basa en crear un soporte para el torso del ciclista en el espacio entre el asiento y el manubrio de tal manera que permita al usuario tener otro punto de contacto con la bicicleta y esté en una posición más cómoda (ya que sostiene su torso en el soporte) logrando extenderse hacia delante similar a lo que hacen los ciclistas profesionales en carreras. Este tipo de soportes se ha utilizado en ciertas motocicletas que buscan mejorar el aerodinamismo.
Este elemento se fijaría en el fierro soporte horizontal que une el asiento y el soporte del manubrio a través de un fierro tipo anillo que se fija con un perno y posee un fierro vertical que tendrá la pieza de plumavit con una forma parecida a la del torso de una persona para que sea cómodo. Además en el fierro que une el anillo con el soporte en sí puede anexarse un sistema de extensión para regular la altura según el usuario.
Consideramos que el método constructivo es primero dar forma al plumavit por medio de tijeras, corta cartón y derritiendo con pistola de silicona. Luego construir el sujetador por medio del anillo y el fierro vertical, para luego fijarlo en el fierro de la bicicleta. Además daremos mayor resistencia al plumavit al poner un entramado de alambres.

Así, hemos elegido la alternativa 3 como nuestra propuesta ya que, en primer lugar, creemos que es totalmente innovadora, logra cambiar la forma del área transversal y disminuirla haciendo que la fuerza de arrastre disminuya, y además da mayor comodidad al usuario. Aún cuando no tenemos el diseño del prototipo en sí absolutamente terminado, creemos que esta elección es la más adecuada para lograr mejorar sustancialmente tanto la aerodinámica de la bicicleta como la comodidad del ciclista.