A medida que la grava se acerca, ¿dónde estamos con las ruedas de disco?
Los frenos de disco llegaron tarde a las bicicletas de carretera y, hasta hace poco, tuvieron una acogida fría. Surgen dos preguntas:
1/ ¿La sensación y la respuesta serán comparables a las de los mejores frenos de llanta?
2/ ¿Qué tan bien soportarán las ruedas de carretera las cargas de los frenos de disco, que son tan fundamentalmente diferentes a las del frenado de llanta?
La pregunta 1 sigue abierta, pero no frena la adopción de los frenos de disco. La mayoría de los ciclistas perciben beneficios netos y los fabricantes han respondido rápidamente con numerosos diseños. En algunas aplicaciones, los frenos de disco son claramente ganadores, mientras que en otras, el resultado es más ajustado, quizás más subjetivo y estético.
La pregunta 2 tiene una respuesta sólida. Las fuerzas generadas por los frenos de disco no son significativamente más desafiantes que las generadas por los frenos de llanta. No es de extrañar, ya que al frenar se disipa la energía que las ruedas de alambre han gestionado durante 150 años.
Los frenos de disco funcionan desde el buje y la rueda recibe la fuerza torsional en lugar de la fuerza radial distribuida de los frenos de llanta.
Buenas noticias sobre todas estas fuerzas:
• son relativamente pequeños
• La torsión del frenado es la misma, pero inversa, fuerza que el pedaleo.
• Las ruedas de radios tangenciales (mejores para la torsión) no tienen inconvenientes significativos
Fuerzas relativamente pequeñas
La bicicleta es única en nuestro mundo del transporte porque tiene un centro de gravedad muy alto en comparación con la distancia entre ejes.
La desaceleración comienza con la fricción en el contacto del neumático delantero con el suelo. La masa de la bicicleta tiende a inclinarse hacia adelante mucho antes de que se produzcan fuerzas G importantes. Como resultado, se reduce el esfuerzo de los frenos y las ruedas. La bicicleta se estrella antes de que el par de frenado sea significativo. Las ruedas que soportan la fuerza del pedal no tienen problemas con los frenos de disco.
La baja fuerza de frenado es aún mayor en superficies mojadas o sin pavimentar. Ambos factores reducen la tracción, lo que reduce el potencial de desaceleración y la exigencia a la rueda.
Fuerza del pedal = fuerza del freno de disco
El radio tangencial es una excelente solución para la fuerza de torsión. Todos los radios contribuyen simultáneamente. La mitad pierde y la otra mitad gana pequeñas cantidades de tensión. La rueda apenas sufre tensión. A continuación se muestran los resultados calculados (y comprobados empíricamente) para el enrollamiento del buje, un buen indicador del trabajo que realiza una rueda bajo la carga de torsión.
Cálculos basados en un buje de brida pequeña acoplado a una llanta tubular ligera con diferentes patrones de radios. El par de prueba de 50 kg-m en la biela equivale a todo el peso corporal sobre el pedal en una marcha intermedia. Se puede observar que la torsión del buje es de fracciones de grado, por ejemplo: solo 1/4 de grado para una rueda X3 de 32 pulgadas.
Desventajas
Los radios tangenciales tienen pocos costos:
• Los radios ligeramente más largos pesan más
• Los radios más largos son más elásticos
• La rigidez lateral podría reducirse
• Los radios cruzados son menos aerodinámicos.
• Es posible que los bordes no permitan que los pezones apunten correctamente
Peso
Un juego de radios más largos puede agregar 5 g a una rueda, un cambio de entre 1/2 y 1 por ciento, insignificante.
Elasticidad
Como el torque exige pequeños cambios en la tensión, la diferencia en elongación es menor a 0,1 mm, microscópica.
Rigidez
La rigidez lateral depende de la geometría del buje y del diámetro de la llanta. Es recomendable visualizar un triángulo de sección transversal radial a la rueda. La base del triángulo conecta las bridas del buje y los lados a la llanta. Esta forma no cambia al cambiar el número de radios. La rigidez lateral no se ve afectada.
Aerodinámica
La resistencia al viento depende principalmente de la forma de la llanta, la compatibilidad entre el neumático y la llanta, el número y la forma de los radios. El patrón cruzado, al igual que la exposición de las cabecillas, ocupa un lugar muy inferior en la lista de factores aerodinámicos.
Objetivo del pezón
Un radio no debería tener que doblarse al llegar a la cabecilla. Esto comienza, en muchas llantas, cuando el ángulo de entrada supera los 10° (por debajo de 90°). La calculadora de GRIN proporciona un ángulo para cualquier rueda teórica. Para la mayoría de los bujes sin motor y llantas de tamaño completo (26, 27, 700, 29), estos ángulos son fáciles de manejar.
Así que adelante, diseñen, construyan y (mejor) conduzcan ruedas con freno de disco en entornos exigentes. ¡Laven, coman, duerman, y repitan!
Los comentarios se aprobarán antes de mostrarse.
AJ
noviembre 02, 2021
I always wonder why force from disc brake is much greater than rim brake. It is relatively smaller ‘area’ to stressed compare to rim brake.
And this is why I don’t really trust mechanical disc brake is far superior than rim brake.