UTILIZACION DE PANTALLAS PARABRISAS EN MOTOS CUSTOM. Por Manuel Perez Vazquez .

Ingeniero Técnico Industrial.

RESUMEN

En el presente artículo se realiza un análisis de la influencia de las pantallas parabrisas en una moto custom, especialmente desde el punto de

vista del confort y del consumo de combustible.

También podremos ver el tamaño más adecuado dependiendo de la envergadura del conductor y su postura de pilotaje.

En general es un artículo planteado de forma técnica, pero comprensible para todos los públicos.

1.-PREAMBULO.

Se denomina resistencia aerodinámica a la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire, y en particular a la componente de esa

fuerza en la dirección de avance.

En las motos custom, el concepto aerodinámico no es de vital importancia, puesto que son motos ideadas para el disfrute a velocidades de

crucero medias, donde los coeficientes aerodinámicos juegan un papel secundario. Recordemos que la la potencia que necesita desarrollar un

motor para vencer la fuerza aerodinámica es proporcional al cubo de la velocidad de avance respecto al aire.

No obstante la afición creciente a rutas turísticas de largo recorrido en moto, así como la remontada incesante de los combustibles, hace que

tanto por confort como por economía, la pantalla parabrisas sea un accesorio cada vez con mayor presencia a bordo de las motos custom en

nuestras carreteras.

Todos los que tenemos una moto, custom o no, sabemos del esfuerzo que supone conducir erguido a más de 100 km/h sin una pantalla o

cúpula que nos proteja de la fuerza del aire. En cuanto al consumo, todos tenemos también claro que el

uso de parabrisas nos ayuda a economizar combustible.

Si bien los vendedores de accesorios nos hablan de economías de hasta el 30% de combustible, es

difícil encontrar estudios serios que cifren con exactitud esta economía.

Por otro lado, también nos preguntamos ¿todas las pantallas ayudan igual?, ¿la altura es importante? ¿Y

el grado de inclinación?.. En este estudio vamos a abordar estos temas e intentar arrojar un poco de luz

sobre estos conceptos, para que a la hora de comprar una pantalla para nuestra moto, podamos elegir

con criterio y coherencia en función de nuestro estilo de conducción y nuestra envergadura.

Si analizamos las dos figuras siguientes, podremos ver la diferencia aerodinámica entre conducir sin pantalla y con pantalla. Asimismo

debajo de cada figura podemos ver también la presión ejercida sobre el torso del conductor en cada caso. La diferencia es notable. En el caso

de viajar sin pantalla, el torso recibe una presión de 3.500 Pa a 120 kM/h, mientras que con pantalla es de 1.500 Pa. El conductor realizara la

mitad de esfuerzo a la hora de sujetar el manillar durante su travesía.

2.- INFLUENCIA DE LA ALTURA DE LA PANTALLA.

La anterior simulación numérica nos muestra que es claramente positivo utilizar la pantalla. Ahora bien, si utilizamos una pantalla, ¿Qué

altura debe tener?

Para estudiar la influencia de la altura de la pantalla, vamos a realizar un cálculo numérico de la fuerza soportada por el torso del conductor

en función de la altura de la pantalla. Esto nos dará una idea de la diferencia de confort del conductor en función de la presión soportada.

Obviamente, a mayor presión menor confort y viceversa.

Por otro lado, el esfuerzo que no soporta el conductor en el pecho, debe soportarlo la pantalla parabrisas, por lo cual también vamos a

calcular el diferencial de esfuerzo debido a la presión que soporta el conjunto hombre-maquina , lo cual nos permitirá calcular cuanto

combustible economizaremos si utilizamos pantalla. Para realizar este cálculo, nos valemos de una simulación numérica por elementos

finitos, así como un resolvedor CFD (Computer Fluid Dynamics), que nos permitirá realizar estos cálculos en un ordenador personal.

Considerando que la moto es invariable (una vez construida o

modificada), la referencia que vamos a tomar es la altura de la parte

alta de la pantalla a la parte alta del casco del conductor, puesto que

pantalla y altura del conductor son las dos variables fundamentales.

Esto nos va a permitir a la hora de elegir una pantalla, y partiendo de

dos valores fijos, que son nuestra moto y nuestra altura, acertar con la

altura de pantalla que instalamos en nuestra maquina.

Realizamos la primera simulación numérica para un diferencial de altura de 335 mm (pantalla muy baja).

A partir de esta distancia, realizamos cálculos con pantallas cada vez más altas, entre 45 y 315 mm de altura de pantalla, de 45 en 45 mm.

Para cada una de estas alturas, calculamos por una parte el esfuerzo del torso del motorista y por otro lado, el esfuerzo total sobre piloto y

moto, para conocer la diferencia de consumo de combustible.

DIFERENCIAL

DE ALTURA

568 N/m 351 N/m

45 mm 135 mm

-1450 N/m

315 mm ALTURA DE PANTALLA

RESULTADO DE

SIMULACION

NUMERICA:

GRAFICO DE LINEAS DE

CORRIENTE DE VELOCIDAD

RESULTADO DE SIMULACION

NUMERICA:

PRESION SOBRE TORSO

PILOTO (Pa)

RESULTADO DE SIMULACION

NUMERICA:

FUERZA SOBRE CONJUNTO

PILOTO/MOTO

Una vez realizada la simulación numérica, ponemos todos los datos en una tabla para poder analizarlos con sencillez.

La potencia necesaria se calcula en función de la fuerza realizada sobre torso, cara y pantalla, así como la velocidad que hemos tomado

como base para el calculo (120 Km/h). La superficie considerada para estas partes del cuerpo es de 0,75 m2.

El algoritmo de calculo de potencia es: P= F x V.

El diferencial de consumo en litros, se calcula en función del rendimiento energético un motor de 4 T y el coeficiente de Marchesse

(Kg combustible/ Kwh de potencia): 0,4

ALTURA PANTALLA (mm.) 0 45 90 135 180 225 270 315

ALTURA PANTALLA-CASCO (MM) 315 270 225 180 135 90 45

PRESION MEDIA SOBRE TORSO (Pa) 1150 1000 750 100 -50 -750 -1100 -1450

FUERZA TOTAL TORSO + PANTALLA (Nm) 700 675 648 634 623 647 697 869

DIFERENCIAL POTENCIA ARRASTRE Kw (-)

0,28 0,57 0,73 0,85 0,58 0,03 -1,86

DIFERENCIAL POTENCIA TOTAL Kw (-)

6,11 12,71 16,13 18,82 12,96 0,73 -41,31

DIFERENCIA CONSUMO L/Km (-)

0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,00 -0,05

DIFERENCIA GASTO €/km (-)

0,010 0,021 0,027 0,031 0,022 0,001 -0,069

Podemos por tanto observar que a medida que aumenta la altura de pantalla, mayor protección y por consiguiente mayor economía y menor

esfuerzo sobre el piloto de la moto, pero hasta una alta de 180 mm. A partir de esta altura, debido a la mayor superficie expuesta al viento, el

efecto se invierte y el esfuerzo es cada vez mayor.

También podemos observar que a medida que crece la pantalla, aumentan las turbulencias sobre el frontal del conductor, por lo que debemos

tener en cuenta que a altas velocidades y con pantallas muy altas vamos a sufrir el incordio de vórtices sobre nuestro casco o sobre nuestro

rostro si el casco es abierto

Por la parte económica, podemos ver que la utilización de una pantalla con la altura idónea nos va a permitir la economía de hasta 3

céntimos de euro por kilometro en carretera, es decir, entre 1 y 3 euros cada 100 km.

Conociendo por tanto la mejor altura para esta situación, vamos a analizar en detalle la simulación y su geometría.

De la primera imagen deducimos que con esta configuración geométrica, prácticamente todo la presión se realiza sobre el frontal de la moto,

quedando el piloto y su entorno a salvo del viento, incluso en algunas zonas, sometido a depresión.

La altura idónea de pantalla, tal y como vemos en la segunda figura, se corresponde con la zona entre la barbilla y la nariz del piloto, en

posición de conducción.

DISTRIBUCION DE PRESIONES Pa ALTURA OPTIMA DE PANTALLA

2.- INFLUENCIA DE LA INCLINACION DE LA PANTALLA.

La inclinación de la pantalla incide directamente sobre el coeficiente Cx, disminuyendo la resistencia al viento a medida que la pantalla se

sitúa más horizontal.

No obstante, esa menor resistencia al viento se vera contrarrestada porque a partir de cierta altura, el piloto quedara mas expuesto a la fuerza

del aire.

Vamos a realizar un análisis similar al realizado para la altura de la pantalla, pero en este caso, analizando tres inclinaciones diferentes.

La inclinación de base es de 60 º . Vamos a analizar esta inclinación, así como 45º y 75 º.

De los resultados de la simulación numérica deducimos que cuanto mas vertical este la pantalla, mayor esfuerzo horizontal necesitaremos

realizar para avanzar en el flujo de aire.

La razón es que con menor ángulo de inclinación (45 º) el coeficiente aerodinámico es mayor, y una parte del esfuerzo se transmite por

empuje vertical hacia el suelo. Cuanto mayor es el ángulo de inclinación (75º), mas esfuerzo horizontal se transmite, y menos vertical. El

esfuerzo horizontal debe ser vencido por el esfuerzo de los brazos del piloto y por el motor de la maquina para avanzar.

5.- CONCLUSIONES.

Después de estos análisis, podemos quedarnos con varias ideas fundamentales:

� Una pantalla parabrisas, va a soportar la mayor parte de la fuerza del viento, permitiéndonos viajar más confortablemente a

velocidades de crucero medias. Realizaremos la mitad de esfuerzo al sujetar el manillar.

� También nos va a permitir economizar en combustible. Ejemplo: Sobre una Kawasaki Vulkan 500, una pantalla cuya parte alta

este a 180 mm por debajo de la parte mas alta de nuestro casco, nos permitirá ahorrar hasta 3 € cada 100 km, en carretera.

� A la hora de elegir una pantalla, aparte de la estética sobre la moto, las pautas mas aconsejables son:

o La parte mas alta de la pantalla, no debe superar la altura de nuestra nariz en postura de conducción.

o La inclinación de la pantalla, debe ser lo mas aerodinámica posible, para reducir el esfuerzo de avance.

601 N/m 623 N/m

60º 75º

633 N/m

45º

ANGULO DE

INCLINACION DE

LA PANTALLA

RESULTADO DE

SIMULACION

NUMERICA:

GRAFICO DE LINEAS DE

CORRIENTE DE VELOCIDAD

RESULTADO DE SIMULACION

NUMERICA:

PRESION SOBRE TORSO

PILOTO (Pa)

RESULTADO DE SIMULACION

NUMERICA:

FUERZA HORIZONTAL SOBRE

CONJUNTO PILOTO/MOTO

Por todo ello, si nos gusta conducir en travesías largas, es muy aconsejable acudir a una tienda de accesorios, o a internet, y elegir la pantalla

que mas se ajuste a nuestras necesidades.

Vamos a ahorrar dinero. El coste de una pantalla (a partir de 80 €), lo vamos a amortizar en 2.500 km.

Vamos a realizar un uso más sostenible de la moto (2 l. menos cada 100 km), y en consecuencia a reducir la huella de carbono que dejamos

en la tierra que nuestros hijos van a heredar.

Y, porque no, vamos contribuir a que nuestro país, tan dependiente de los combustibles derivados del petróleo, pague un poco menos a los

mercaderes de los combustibles fósiles, que mantienen nuestra economía en jaque de continuo.

6.- BIBLIOGRAFIA Y AGRADEDOCUMENTACION.

• DOSSIER DE AERODINAMICA DE LA DGT: DOMINAL AL VIENTO. Mercedes López.

• EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE Y ENERGIA EN EL TRANSPORTE. Ricardo A. Marchese y Marcos A. Golato Facultad

de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán, Argentina.

Manuel Perez Vazquez

Ingeniero Tecnico Industrial.