Diseño y construcción de tricicleta solar - GEA - Universidad ...

1.2 La bicicleta como medio de transporte eficiente
En la bicicleta se hace uso de los músculos más fuertes del ser humano (los de las extremidades
inferiores) mediante un tipo de movimiento cíclico y a una velocidad que puede variar entre 60
a 80 revoluciones por minuto (rpm) adecuadas a la naturaleza de la persona. Este trabajo
muscular es transmitido a la bicicleta en forma muy eficiente. La energía que se consume en
este proceso es alrededor de 0,15 calorías por kilogramo en comparación con los 0,75 cal/kg
que se utilizan cuando se camina 1 . El aumento en la eficiencia (5 veces), se debe a que la
persona al caminar pone en movimiento muchos huesos y músculos para soportar y desplazar
todo el peso del cuerpo, cuestión que se minimiza en la bicicleta, ya que la persona se
encuentra sentada realizando el pedaleo. Es claro que esta eficiencia no se conseguiría si no
fuese por los 200 años de desarrollo e investigación [2].
1.2.1 ¿En qué se emplea la potencia suministrada a la bicicleta?
En una bicicleta la potencia generada por el ser humano se utiliza para proporcionar energía
cinética al conjunto bicicleta + ciclista (y otras cargas que pueda transportar). También existen
otros factores como las pérdidas que se pueden expresar en la siguiente relación 2 :
donde:
v ⎧ ⎡ s
PCiclista = ⎨M
⋅ g⎢R
+ +
η ⎩ ⎣ 100
a ⎛
⋅ ⎜1
+
g ⎝
L
M
( ) ⎬
⎭ ⎫
⎞⎤
D ⋅ A ⋅ d
2
⎟⎥
+ v + B
⎠⎦
2
v: velocidad del sistema (m/s)
η: Eficiencia mecánica de la transmisión
M: Masa total del ciclista y la bicicleta (kg)
g: Aceleración de gravedad (9,8 m/s 2 )
R: Coeficiente de resistencia al giro de la rueda
s: Pendiente (porcentaje de inclinación) del camino
a: aceleración del sistema (m/s 2 )
L: Masa efectiva de la llanta (aquella masa que produciría el mismo momento de inercia si
estuviera concentrada a una distancia del centro de rotación igual al radio exterior de la rueda)
(kg)
D: Coeficiente de arrastre aerodinámico
A: Área frontal del ciclista y la máquina (m 2 )
d: Densidad del aire (kg/m 3 )
B: Velocidad del aire en la dirección opuesta al movimiento del ciclista
1 Wilson, S.S., Bicycle Technology, Scientific American Vol. 228, N°3, 81-91, March 1973
2 Alternativas de Transporte en América Latina: La Bicicleta y los Triciclos, Ricardo A. Navarro, Urs Heierli, Victor Beck, Capítulo VII: Las
bases científicas de la bicicleta
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