Ciclismo no túnel: A Specialized acelera a ciência do ciclismo em velocidade

"Escolhemos trabalhar com a NI na construção de um túnel de vento específico para nosso esporte pela capacidade de integrar diversas E/S e instrumentação moderna, a flexibilidade de ajuste fino das variáveis e a facilidade de modificar os testes, além da rapidez de desenvolvimento desse sistema exclusivo para as nossas necessidades específicas de medição. Com acesso 24/7 a testes customizados, realizaremos inovações na indústria de ciclismo que antes não seriam possíveis."

- Chris Yu, Specialized Bicycle Components

O desafio:

Em um esporte no qual muitas vezes poucos segundos separam a vitória da derrota, é extremamente importante compreender e otimizar cada fator que afeta o corpo do ciclista e a bicicleta durante a corrida. Um dos maiores desafios enfrentados pelos ciclistas é o arrasto provocado pelo vento. Para criar melhores produtos para o ciclismo e entender como os velocistas poderiam se posicionar melhor em suas bicicletas, a Specialized precisava de um teste de alta exatidão para determinar, e posteriormente minimizar, o arrasto nos ciclistas durante a corrida em um ambiente do mundo real.

A solução:

Em vez de utilizar dados coletados em túneis de ventos criados para as indústrias aeroespacial e automotiva, a Specialized tornou-se a primeira fabricante de bicicletas e equipamentos a construir um túnel de vento específico para o ciclismo, em suas instalações de Morgan Hill, Califórnia.

 

Em um esporte no qual muitas vezes poucos segundos separam a vitória da derrota, é extremamente importante compreender e otimizar cada fator que afeta o corpo do ciclista e da bicicleta durante a corrida. O arrasto provocado pelo vento representa um dos maiores desafios para os ciclistas. À medida que pegam velocidade na corrida, seus corpos, bicicletas e equipamentos forçam a separação do ar, resultando em uma resistência denominada arrasto de pressão. Como o arrasto aumenta com o vento, os ciclistas sentem mais resistência em velocidades mais altas, precisando usar mais energia para vencer as forças que trabalham contra eles. Os ciclistas usam entre 70 e 90% de sua energia para vencer o arrasto aerodinâmico. Dessa forma, minimizando o arrasto por um posicionamento eficaz do corpo e pelo uso de equipamentos aerodinamicamente sofisticados ajuda os ciclistas a obterem maior eficiência e velocidade. Para minimizar o arrasto, criando melhores produtos para o ciclismo e entendendo como os velocistas podem se posicionar melhor em suas bicicletas, a Specialized Bicycle Components (Specialized) precisava de um teste de alta exatidão para determinar o arrasto em ciclistas durante a corrida em um ambiente do mundo real.

 

O teste em túneis de vento é crucial para os fabricantes de bicicletas poderem otimizar seus equipamentos. Anteriormente, os túneis de tempo disponíveis estavam em instalações de outras empresas e não eram projetados especificamente para testes de ciclismo. O uso dessas instalações pelos fabricantes de bicicletas era complicado e tomava muito tempo. Dessa forma, a Specialized construiu um túnel de vento para levar todos os aspectos do processo de teste aerodinâmico à sua instalação de Morgan Hill, na Califórnia. A Specialized agora realiza um ciclo contínuo de desenvolvimento e teste para todas suas bicicletas e equipamentos, fornecendo apoio à sua equipe de ciclistas profissionais, avaliando e otimizando o posicionamento dos atletas durante a corrida. A bicicleta e o ciclista quase nunca estão estáveis em condições do mundo real, interagindo constantemente entre si. O teste de bicicletas feito dessa forma realista e dinâmica, diferente dos testes tradicionais, nos quais a bicicleta era fixada rigidamente ao túnel, revelará novas informações, que de outra forma teriam passado despercebidas.

 


 

 

 

A tecnologia

A Specialized utilizou o software de projeto de sistemas LabVIEW , hardware PXI, o módulo Vision Development e componentes comerciais (COTS) para desenvolver um sistema customizado de medição e controle. Com o LabVIEW, a Specialized pode fazer interface com os sensores colocados em uma bicicleta e o ciclista em um túnel de vento, enquanto os engenheiros realizam monitoramento remoto usando a aplicação móvel Data Dashboard for LabVIEW em um iPad. Além disso, câmeras comerciais capturam dados visuais em tempo real, que são integrados facilmente ao sistema pelo uso do módulo Vision Development.

 

A flexibilidade do chassi PXI da NI ajuda a Specialized a criar testes adicionais, usando novos sensores e controladores, em tempo relativamente curto. Isso é especialmente importante, pois os testes necessários mudam regularmente — por exemplo, de um teste de P&D no equipamento a um teste de desempenho com atletas profissionais. Usando o chassi PXI da NI, os usuários podem fazer a mudança para o hardware adequado sem esforço.

 

 

 

A Specialized desenvolveu todo o sistema de medição e controle em apenas alguns meses, com uma integração perfeita de cada elemento do sistema. Com isso, pode otimizar o tempo de lançamento de produtos no mercado, o que é a maior vantagem de nossa abordagem ao projeto de sistemas. O LabVIEW ofereceu uma única plataforma de software para atender requisitos exclusivos de controle, medição e aquisição de visão. A consolidação em uma única solução de software, fortemente integrada com hardware reconfigurável, também simplifica a manutenção e o suporte ao sistema.

 

Informações sobre o autor:

Chris Yu
Specialized Bicycle Components

Figura 1. O primeiro túnel de vento específico para ciclismo, nas instalações da Specialized em Morgan Hill, Califórnia.
Figura 2. Os engenheiros realizam monitoramento remoto com a aplicação móvel Data Dashboard for LabVIEW em um iPad.
Figura 3. Instalado em parte de um armazém antes utilizado para moldar garrafas (ainda com uma instalação de serigrafia), o túnel tem cerca de 30 m, com uma câmera de teste de 10 m de comprimento, 4,5 m de largura e 3 m de altura.
Figura 4. O teste em túneis de vento é crucial para os fabricantes de bicicletas poderem otimizar seus equipamentos
Figura 5. A Specialized desenvolveu todo o sistema de medição e controle em apenas alguns meses, integrando perfeitamente cada elemento do sistema.