No es de extrañar que todo sea elástico. Algunos son profundamente similares al caucho natural, otros microscópicamente similares a la sal de roca. Estas elasticidades definen el mundo que nos rodea. Aunque imperceptibles, crean límites y ritmos que afectan cada instante. La diversión de las bicicletas siempre parece devolvernos a lo básico gracias a su ligereza. Un lugar ideal para observar y maravillarse con propiedades como la elasticidad.
Recuerde que todo cambio de fuerza (tensión, peso) provoca un cambio en la longitud. Si la longitud regresa al retirarse la fuerza, el cambio se denomina elástico. Si el cambio es permanente, se ha excedido el módulo del material y se produce una deformación plástica.
Para una rueda, lo interesante es el rendimiento diario, no la deformación plástica como la que se produce en los accidentes. Y en cuanto a elasticidad, la rueda es un área con mucha actividad. ¿Cómo logran las ruedas de bicicleta todo esto sin soluciones exóticas? Algunos no lo entienden del todo.
Los radios de las ruedas convencionales se tensan, lo que provoca su estiramiento y la contracción de la llanta. Con 100 kgf de tensión, un radio de acero inoxidable de alta gama se alarga más de un milímetro. Una llanta con varias docenas de radios, con esa tensión, se contraerá varias décimas de milímetro. Una cubierta inflada a 7 bares ejerce una presión de contracción adicional sobre la llanta de más de 2200 kg. La expansión térmica de una llanta crea una fuerza expansiva opuesta.
El peso corporal de un ciclista promedio descarga los radios inferiores hasta en un 15%, por lo que se acortan temporalmente. El torque del pedal provoca que muchos radios de la rueda trasera se tensen y estiren, mientras que otros se aflojen y encojan. Las fuerzas laterales sobre la rueda actúan sobre la sección transversal triangular del buje, los radios y la llanta. Un radio se tensa, el opuesto se afloja y el cambio de longitud hace que la llanta se mueva lateralmente.
Aunque estos movimientos sean tan pequeños, la clave reside en el apilamiento. Nunca es un solo elemento el que determina el comportamiento de un sistema. Cuantas más piezas se utilizan, más a menudo se observan cambios sustanciales como resultado de la combinación de pequeños efectos. Juntos, son importantes. Todos los ciclistas afirman que pueden notar la diferencia entre ruedas rígidas y flexibles. Esto no debería ser posible debido a la minúscula diferencia de tamaño. Pero las combinaciones no siempre son iguales y afectan la experiencia de conducción.
Radios
El calibre afecta la elasticidad, y la sección transversal varía más rápido que el diámetro. Un radio de 15 g es solo un 10 % más delgado que uno de 14 g (1,8 mm frente a 2,0 mm de diámetro), pero tiene un 20 % menos de sección transversal. Por lo tanto, es un 20 % más elástico. Un radio superligero, conificado o de perfil, puede tener el doble de elasticidad que uno recto de 14 g. La elasticidad del radio no es un factor importante, pero no se pueden ignorar diferencias de esa magnitud.
Tensión
Los eventos relativamente grandes en las ruedas no producen grandes cambios de tensión, por lo que, en general, la tensión no afecta significativamente la elasticidad de la rueda, a menos que sea extremadamente baja. De hecho, las cargas sobre una rueda de alambre producen una tensión que refuerza la estructura incluso si no existía previamente.
Llantas
La forma afecta más a las llantas que la masa, pero ambas determinan su deformación elástica durante la conducción. Las llantas muy profundas, como las aerodinámicas, son menos elásticas en dirección radial. Las llantas anchas, como las de descenso de MTB, son menos elásticas en dirección lateral.
Independientemente de su forma, las llantas se deforman mínimamente en la parte inferior. En esta zona aplanada, la tensión de los radios disminuye. De hecho, junto a la zona de carga hay zonas de abombamiento mucho más pequeñas y cortas. Estas son 25 veces más pequeñas, pero producen aumentos muy breves y sutiles en la tensión de los radios. Estas deformaciones forman parte del funcionamiento de la rueda, la variación de la tensión, y ocurren continuamente al rodar por la carretera o el sendero.
Centros
Su tamaño no varía lo suficiente como para afectar apreciablemente el comportamiento de la rueda. Sin embargo, la posición lateral de las bridas influye considerablemente en el movimiento lateral.
No hay almuerzo gratis
La elasticidad tiene ventajas y desventajas. La elasticidad radial proporciona comodidad, pero un exceso puede aumentar la resistencia a la rodadura. También tiene un costo mecánico, ya que ningún resorte es perfecto. La deformación causa fricción molecular, calor y pérdida de energía.
La flexibilidad lateral mejorará la tracción, especialmente en curvas con mucha pendiente, pero resta control preciso y puede interferir con un sprint a toda velocidad.
Todo esto debería sonar a suspensión. Sí, la rueda es elástica, problemas de suspensión. En una bicicleta de carretera muy rígida, se nota la elasticidad, por mínima que sea.
Por último, nunca pase por alto el efecto de un elemento estructural sobre sus vecinos. El movimiento de la horquilla (generalmente considerado una imperfección), las pequeñas deflexiones de las ruedas, las entradas neumáticas e incluso el balanceo de la potencia se combinan para afectar considerablemente al cuadro. Sin duda, una horquilla sin flexibilidad y una rueda completamente inelástica provocarían fatiga prematura, e incluso el fallo, de un cuadro que no las previera.
Las mejores bicicletas, además de su diseño óptimo y su adaptación ergonómica a cada ciclista y terreno, son estructuras minimalistas sutilmente integradas. Cada característica de cada componente, independientemente de si beneficia o no a su función directa, es una ventaja o una desventaja para el otro. El diseño de bicicletas ha evolucionado a lo largo de 150 años para optimizar estas relaciones a un nivel que pocos (o ninguno) otros dispositivos alcanzan.
Al diseñar o apreciar las ruedas, tenga en cuenta su función como elementos de suspensión. La elección de los componentes influye directamente en el resultado.
¿Por qué, si no, vemos tan popular últimamente presiones más bajas, neumáticos más grandes y llantas más planas (más flexibles) en las carreras de carretera? ¿Será que los cuadros de carbono contemporáneos son tan ligeros y rígidos que tienden a derrapar y a tomar peores curvas? Muchos han notado lo rápidos que son (en cuanto a velocidad, aerodinámica), pero también su inelasticidad. Las ruedas y los neumáticos están llenando ese vacío.
Vaya, ¿no somos ingeniosos?
A continuación, parte 6: el papel central de la rueda en la zona de estabilidad, parcialmente comprendida pero profundamente estudiada. Las ruedas ayudan a las bicicletas a autoguiarse. Conozca las últimas novedades sobre este enigma atemporal. La estabilidad sobre dos ruedas (monopista) es clave para nuestra naturaleza bípeda y la magia del ciclismo.
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