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martes, 6 de marzo de 2012

CON UN PUNTO DE VISTA MECÁNICO Nuevos parámetros para el desarrollo de bicicletas a medida

FUENTE: EUROPAPRESS.ES

El profesor Xin-Jun Liu, y su grupo de investigación de la Universidad de Tsinghua, en China, han establecido una nueva forma de diseñar parámetros para el desarrollo de bicicletas, según las dimensiones del cuerpo del ciclista. Su trabajo, titulado 'Análisis y Diseño Óptimo de los Mecanismos Ciclista-Bicicleta: diseño de los parámetros de bicicletas para una persona determinada', ha sido publicado en 'Science China'.

   Desde que se inventaron las bicicletas, han desempeñado un papel crucial en la vida de las personas; por lo tanto, muchos académicos, ingenieros, e institutos han hecho esfuerzos para optimizar su diseño. Hasta ahora, las herramientas que se han empleado para optimizar la bicicleta se han basado, exclusivamente, en resultados experimentales y estadísticos.

   Por ejemplo, Henri y Bremner llevaron a cabo experimentos para medir el efecto de los parámetros del cuadro de la bicicleta, en el nivel de comodidad experimentada por los ciclistas, desarrollando un sistema para el diseño comercial de bicicletas, a partir de resultados experimentales. Posteriormente, a través de un algoritmo de auto-organización de los datos, Zhang, de la Universidad de Beijing, analizó los datos experimentales de 210 ciclistas y sus bicicletas, y propuso una fórmula empírica que describe la relación entre los dos conjuntos de datos.

   Ahora, el grupo del profesor Liu, ha tratado el tema del diseño de la bicicleta óptima desde el punto de vista mecánico. En primer lugar, se analizaron los datos ciclista-bicicleta, y se mecanizó el sistema como un mecanismo de doble manivela y balancín. Después de la mecanización del sistema, el grupo construyó un espacio de diseño para calcular la longitud de la manivela y la altura del asiento (es decir, la longitud de la barra vertical), con la restricción de la geometría y las dimensiones físicas del ciclista.

   En el espacio de diseño, se introdujeron el índice de transmisión global (GTI, por sus siglas en inglés) y el índice de tensión global (GSI, por sus siglas en inglés), para describir la eficiencia de la fuerza de transición y ??la fatiga del muslo. Así, los investigadores revelaron que el GTI aumenta con la mejora de la fuerza de transición, y que el GSI aumenta según se reduce la fatiga del muslo.

   El grupo del profesor Liu obtuvo gráficos del GTI y el GSI en el espacio de diseño. Debido a que los índices de rendimiento y este espacio de diseño están relacionados con las limitaciones de las dimensiones del cuerpo del ciclista, diferentes ciclistas, con diferentes proporciones del muslo y la pierna, tendrán diferentes GTI y GSI. Así, según estos requisitos, se hallará la región óptima para los parámetros de las bicicletas (es decir, la longitud del cigüeñal, y la altura del asiento).

   El grupo estableció un proceso de diseño en base a su trabajo teórico de la siguiente manera; en primer lugar, midieron la longitud del muslo y la pierna del ciclista, en segundo lugar, calcularon los GTI y GSI usando la longitud de muslos y las piernas y, en tercer lugar, hallaron la región óptima según los requisitos de GTI y GSI. Finalmente, extrajeron el diseño de la región óptima, y lo verificaron.

   Después de muchos años de investigación sobre el diseño óptimo de las bicicletas, los estudiosos han establecido fórmulas empíricas aplicables; ahora, este nuevo proyecto de investigación, ha explorado una nueva forma de optimizar el diseño de los parámetros de las bicicletas. La innovación de este trabajo reside en la provisión de un método de cálculo que tiene un punto de vista mecánico; en este proyecto, la estructura del cuerpo humano (el muslo y la pierna), la altura del cigüeñal, y el asiento de la bicicleta, fueron mecanizados, obteniendo así un mecanismo de doble manivela y balancín, y un mecanismo ciclista-bicicleta.

   Así, optimizando el diseño de la altura del cigüeñal y el asiento de una bicicleta, de acuerdo con diferentes longitudes del muslo y la pierna de una persona, los científicos pudieron desarrollar una 'bicicleta a medida'

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