Aerodinamica in bici: come stimo CdA e watt con MF BikeFitCycling aerodynamics: how I estimate CdA and watts with MF BikeFit
Oltre i 30 km/h la maggior parte della potenza serve a spostare l'aria, e a contare molto è la posizione del corpo. Ecco come la stimo durante un bike fitting con MF BikeFit, il software che uso nel mio studio.
Che cos'è il CdA
Il CdA (coefficiente di resistenza per area frontale, in m²) dice quanta aria «spingi» pedalando: più è basso, meno potenza ti serve per andare alla stessa velocità. Dipende dal corpo, dalla bici e soprattutto da come stai in sella. Per un ciclista di 178 cm e 72 kg i valori indicativi vanno da circa 0,25 m² in posizione da crono a circa 0,40 m² con il busto alto, passando da 0,31 sulla presa bassa e 0,36 sulle leve.
Come lo stimo
- Vista laterale. Parto da altezza e peso (che danno la superficie corporea), dall'angolo della schiena (anca–spalla) e, quando uso la sagoma ricavata dall'IA, da quanto testa e spalle stanno sopra l'anca. Il modello è tarato su CdA misurati pedalando, su strada e in galleria del vento, in studi scientifici pubblicati (tra gli altri Martin 1998, Jeukendrup e Martin 2001, García-López 2008, Underwood 2011). Ogni grado di schiena in meno toglie circa 0,003 m².
- Vista frontale. Con la camera davanti alla bici, l'IA ritaglia la sagoma del ciclista e ne misura l'area, calibrata su un riferimento noto. Sommo quella della bici e calcolo CdA = Cd × area.
Dai m² ai watt
Dal CdA ricavo la potenza necessaria per una certa velocità con il modello di Martin et al. (1998), validato con misuratore di potenza: somma aria, rotolamento dei pneumatici, salita, cuscinetti e perdite della catena, tenendo conto del peso di ciclista e bici. Posso impostare velocità, vento, pendenza, fondo, temperatura e altitudine.
Per dare un ordine di grandezza: per un ciclista di riferimento a 40 km/h in pianura e senza vento, passare da un CdA di 0,36 a 0,31 m² (dalle leve alla presa bassa) vale circa 40 W.
Le mappe del flusso d'aria
Sull'immagine reale del ciclista disegno una simulazione 2D del flusso d'aria attorno alla sagoma: colori per la pressione e scie per l'aria veloce o agitata. È una rappresentazione qualitativa, utile per vedere dove l'aria si stacca e si forma la scia, non una prova in galleria del vento.
Il confronto prima e dopo
Il valore vero sta nel confronto. Registro la posizione iniziale e quella finale con la stessa inquadratura e le metto alla stessa scala: il software mostra l'area tolta o aggiunta, la variazione di CdA, i watt risparmiati e di quanto vai più veloce a parità di watt. Il confronto finisce nel report PDF.
I limiti
I valori assoluti sono stime, con un'incertezza dell'ordine del 10%: il numero «vero» si misura solo in galleria del vento o con un test su strada. Il punto di forza è confrontare posizioni dello stesso ciclista con la stessa inquadratura. E l'aerodinamica non deve mai andare a scapito di comfort e potenza: una posizione più bassa che non riesci a tenere, o che ti fa perdere watt, non è una buona posizione.
Above 30 km/h most of your power goes into moving air, and body position matters a lot. Here is how I estimate it during a bike fit with MF BikeFit, the software I use in my studio.
What CdA is
CdA (drag coefficient times frontal area, in m²) tells you how much air you push while pedalling: the lower it is, the less power you need to go at the same speed. It depends on your body, your bike and above all on how you sit on it. For a rider of 178 cm and 72 kg, typical values range from about 0.25 m² in a time-trial position to about 0.40 m² with the torso upright, with 0.31 on the drops and 0.36 on the hoods.
How I estimate it
- Side view. I start from height and weight (which give body surface area), the back angle (hip–shoulder) and, when I use the AI-derived silhouette, how high head and shoulders sit above the hip. The model is calibrated on CdA values measured while pedalling, on the road and in the wind tunnel, in published scientific studies (among others Martin 1998, Jeukendrup and Martin 2001, García-López 2008, Underwood 2011). Each degree less of back angle removes about 0.003 m².
- Front view. With the camera in front of the bike, the AI cuts out the rider's silhouette and measures its area, calibrated on a known reference. I add the bike's area and compute CdA = Cd × area.
From m² to watts
From CdA I work out the power needed for a given speed with the Martin et al. (1998) model, validated with a power meter: it adds air, tyre rolling resistance, climbing, bearings and chain losses, taking rider and bike weight into account. I can set speed, wind, gradient, surface, temperature and altitude.
To give an order of magnitude: for a reference rider at 40 km/h on the flat with no wind, going from a CdA of 0.36 to 0.31 m² (from the hoods to the drops) is worth about 40 W.
Airflow maps
On the real image of the rider I draw a 2D simulation of the airflow around the silhouette: colours for pressure and streaks for fast or turbulent air. It is a qualitative picture, useful to see where the air detaches and the wake forms, not a wind-tunnel test.
The before and after comparison
The real value is in the comparison. I record the starting and final positions with the same framing and show them at the same scale: the software shows the area removed or added, the change in CdA, the watts saved and how much faster you go at the same watts. The comparison goes into the PDF report.
The limits
Absolute values are estimates, with an uncertainty of around 10%: the "true" number can only be measured in a wind tunnel or with a road test. The strength is comparing positions of the same rider with the same framing. And aerodynamics must never come at the expense of comfort and power: a lower position you cannot hold, or that costs you watts, is not a good position.