Visión del túnel: Specialized perfecciona la ciencia de la velocidad en bicicleta

"Specialized utilizó el software de diseño de sistemas NI LabVIEW, hardware NI PXI, software NI Vision Development Module y componentes disponibles en el comercio (COTS: Commercial Off-The-Shelf) para desarrollar un sistema de medida y control personalizado. Gracias a LabVIEW"

- Chris Yu, Specialized Bicycle Components

El Reto:

Para minimizar la resistencia al avance creando mejores productos de ciclismo y comprender cómo los pilotos pueden posicionarse mejor en sus bicicletas, Specialized necesitaba una forma precisa de medir y evaluar los efectos de la resistencia al avance sobre los ciclistas

La Solución:

En lugar de confiar en los datos recogidos en los túneles de viento de terceras partes diseñados para las industrias aeroespacial y de automoción, no para los ciclistas, Specialized se convirtió en el primer fabricante de bicicletas del mundo en construir un túnel de viento de un deporte específico situado en sus instalaciones de Morgan Hill, CA.

 

En un deporte en el que a menudo un segundo separa ganar de perder, es fundamental comprender y optimizar cada uno de los factores que afecta el cuerpo y la bicicleta de un ciclista mientras monta en la bicicleta. La resistencia al avance producida por el viento presenta uno de los mayores retos a los ciclistas. A medida que cogen velocidad mientras montan en bicicleta, sus cuerpos, bicicletas y equipo fuerza una separación de aire, resultando en una resistencia llamada presión de resistencia al avance. Dado que la resistencia al avance aumenta con la velocidad, los corredores sienten más resistencia a altas velocidades y deben consumir más energía para superar las fuerzas que trabajan en contra de ellos. Los ciclistas utilizan entre el 70 y el 90 por ciento de la energía que generan en vencer la resistencia aerodinámica al avance. Por lo tanto, minimizar la resistencia al avance mediante la colocación efectiva del cuerpo y un equipo aerodinámicamente refinado ayuda a los ciclistas a lograr la máxima eficacia y rapidez. Para minimizar la resistencia al avance mediante la creación de mejores productos de ciclismo y la comprensión de cómo los pilotos pueden posicionarse mejor en sus bicicletas, Specialized Bicycle Components (Especializada) necesitaba una manera precisa de medir y evaluar los efectos de la resistencia al avance sobre los ciclistas montando en la bicicleta en un ambiente del mundo real.

 

Las pruebas de túnel de viento son cruciales para que los fabricantes de bicicletas optimicen su equipo. Anteriormente, las únicas opciones de túneles de viento eran instalaciones de terceros que no estaban diseñadas específicamente para las pruebas de ciclismo. Estas instalaciones consumían mucho tiempo y eran poco convenientes para que las utilizaran los fabricantes de bicicletas. Por lo tanto, Specialized construyó un túnel de viento en sus instalaciones de Morgan Hill en California para cubrir todos los aspectos del proceso de pruebas aerodinámicas. Specialized realiza ahora un bucle continuo de desarrollo y pruebas para todas sus bicicletas y equipos y soporta a su propio equipo de ciclistas profesionales, mediante la evaluación y optimización de sus posiciones de conducción. La bicicleta y el piloto casi nunca están estables en condiciones del mundo real e interactúan constantemente entre ellos. Este tipo de prueba es realista y dinámica, en contraste con las pruebas tradicionales donde la bicicleta se atornillaba rígidamente al túnel nos permitirá descubrir nueva información, que de lo contrario no habríamos podido medir de ninguna forma.

 


 

 

 

La Tecnología

Specialized utilizó el software de diseño de sistemas NI LabVIEW, hardware NI PXI, software NI Vision Development Module y componentes disponibles en el comercio (COTS: Commercial Off-The-Shelf) para desarrollar un sistema de medida y control personalizado. Gracias a LabVIEW, Specialized puede interactuar con los sensores colocados en la bicicleta y el ciclista en el túnel de viento, mientras que los ingenieros monitorizan los datos de forma remota en un iPad utilizando la aplicación para móviles Data Dashboard de LabVIEW. Además, las cámaras COTS capturan datos visuales en tiempo real, que se integran fácilmente en el sistema utilizando el Vision Development Module.

 

La flexibilidad del chasis NI PXI ayudó a Specialized a crear pruebas adicionales utilizando nuevos sensores y controladores con tiempos de respuesta relativamente cortos. Esto es especialmente importante, ya que las necesidades de prueba cambian con regularidad - por ejemplo, la realización de pruebas de I+D en el equipo en relación a la prueba de prestaciones de atletas profesionales. Gracias al chasis NI PXI, los usuarios pueden cambiar el hardware adecuado sin esfuerzo.

 

 

Specialized desarrolló todo el sistema de medida y control en tan sólo unos meses, al mismo tiempo que integraba perfectamente cada elemento del sistema, lo cual optimizó el tiempo de lanzamiento al mercado y es la mayor ventaja del método de diseño gráfico de sistemas. LabVIEW proporcionó una sola plataforma de software para satisfacer las necesidades exclusivas de control de ejecución, medida y adquisición de visión. La consolidación en una única solución de software, estrechamente integrada con hardware reconfigurable, simplifica también el mantenimiento y la capacidad de soporte del sistema.

 

Información del Autor:

Chris Yu
Specialized Bicycle Components

Figure 1. The world’s first cycling-specific wind tunnel, built by Specialized at its Morgan Hill, CA facility.
Figure 2. Engineers performing remote monitoring using the Data Dashboard for LabVIEW mobile app on an iPad.
Figure 3. Housed in a part of a warehouse that was once used to mold water bottles (and still houses a facility for screen printing them), the tunnel is about 100 feet long, with a test chamber that’s 30 feet long, 16 feet wide, and 10 feet tall.
Figure 4. Wind tunnel testing is crucial for bike manufacturers to optimize their equipment
Figure 5. Specialized developed the entire measurement and control system in just a few months while seamlessly integrating each element of the system.