¡¡Todo un Éxito!!

Con esto termina el proyecto semestral de fluidos, podemos decir que nos vamos felices y satisfechos porque el dispositivo que diseñamos es un éxito, ya que mejora considerablemente las condiciones aerodinámicas de la bicicleta y porque fue un agrado trabajar con un grupo tan eficiente y compañeros tan simpáticos como nosotros.

Conclusión

lDado que para todos los intervalos en que fueron medidos los efectos del dispositivo, estos efectos fueron positivos, disminuyendo la fuerza de arrastre entre 30% y 40%, se puede concluir que el dispositivo propuesto efectivamente mejora las condiciones aerodinámicas de la bicicleta.

Montaje del aparato

l

El aparato diseñado es muy fácil de poner y sacar.

El diseño consiste en la plumavit con la forma elegida, donde se clavan cuatro palitos de madera; dos a la altura del manubrio y dos a la altura del eje de la rueda. Éstos se afirman a los fierros de la bicicleta con prensas.

Los costos de los materiales extra son:

Prensa: $ 1800 cada una. (Se usan 4)

Palitos de madera: $ 860 en total.

Total: $ 8060.

Medición de la fuerza

No podemos medir la fuerza de arrastre con la fórmula conocida, ya que no tenemos el coeficiente Cx de la bicicleta con el aparato. Entonces, mediremos la fuerza a través del tiempo que la bicicleta se demora en disminuir su velocidad. (Para medir las velocidades se usará un velocímetro).

Tomaremos una velocidad inicial y mediremos el tiempo que se demora la bicicleta en disminuir su velocidad 5 km/hr. Este experimento lo haremos para la bicicleta con el aparato y luego sin él, y para diferentes intervalos de velocidad.

Con las velocidades inicial y final de cada intervalo y el tiempo medido calcularemos la

aceleración como:
Conocida la aceleración de cada intervalo, podemos obtener la fuerza como:

donde m es la masa del conjunto (m₁: bicicleta-ciclista o m₂:bicicleta-ciclista-aparato)

Esta fuerza calculada será la suma de la fuerza de roce y la fuerza de arrastre. Pero la fuerza de roce es muy parecida para la bicicleta con y sin el aparato.

Entonces, al tener la diferencia de la fuerza en los dos casos, tendremos la diferencia de la fuerza de arrastre. Con esto obtendremos conclusiones del aporte que hace nuestro aparato para mejorar la aerodinámica de la bicicleta.

Realizamos las mediciones y los datos obtenidos son los siguientes:

Las masas de cada conjunto son:

m₁ = 103 kgs.

m₂ = 106 kgs.

Para el primer intervalo, de 30 km/hr. a 25 km/hr:

Para el segundo intervalo, de 25 km/hr. a 20 km/hr:

Para el último intervalo, de 20 km/hr. a 15 km/hr:

Como podemos ver en las tablas de resultados, el tiempo que se demoraba el conjunto en disminuir de v₂ a v_1, para todos los intervalos era mayor en el conjunto que si contenia al aparato, debido a esto las desaceleraciones de la bicicleta medidas con el dispositivo fueron siempre menores a las medidas sin éste.

Según esto, la fuerza de arrastre para el conjunto con el aparato es menor que sin éste, lo que significa que el dispositivo propuesto contribuye a mejorar las condiciones aerdinámicas de la bicicleta.

Diseño del dispositivo

Para el diseño de la carcasa ocupamos un sistema de referencia que se mueve junto con la bicicleta. Se supone el aire como un flujo potencial que se desplaza a velocidad v_o sobre la carcasa aerodinámica, que se modela como la superposición de una fuente de flujo potencial de gasto Q sobre el flujo uniforme correspondiente al viento. De esta manera, las líneas de corriente quedan de la forma:

con k una constante que al variarla determina cada línea.

Entonces, para determinar la forma de la superficie de la carcasa se determina le línea de separación entre los flujos, para esto obtenemos las condiciones de borde entre ambos flujos viendo como se va a comportar la línea de corriente para un ángulo igual a 180 grados y obteniendo el valor de la constante k para este caso. De esta forma se obtiene:

Por lo que la línea de corriente de separación de flujos queda dada por:

Entonces, para encontrar la superficie que más se adecue a las características y materiales del proyecto, se busca un Q que nos proporcione medidas útiles, que para este caso se ocupara Q = 40 m³/s

Por otro lado, las mediciones de eficiencia del dispositivo se harán a 30 km/h, es decir, a 8,33 m/s.

Entonces, La función final que determine el contorno de la carcasa está dada por:
Entonces, graficando la función obtenemos nuestro diseño final:

Este diseño se puede introducir a Autocad y calculando algunas características deisionales para la tridimesionalidad, se obtiene el diseño final.