Mejoras en bicicleta

1994/04/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Es un conjunto de palancas con sus articulaciones principales en cadera, rodilla y tobillo.

Quien normalmente gusta el ciclismo y se mueve en bicicleta, consigue 30 kilómetros por hora con bastante facilidad. Si se desplaza por la cuesta o con el viento por detrás, puede llegar a alcanzar una velocidad de hasta 40 kilómetros por hora y, por un momento, puede llegar a alcanzar los 50 km/h al sprint. Sin embargo, el navarro Indurain ha alcanzado velocidades medias superiores a los 52 km/h en etapas de alrededor de los 60 kilómetros contrarreloj, y ha salido a toda velocidad del pelotón a 50 km/h en meta con buenos ciclistas a 70 km/h.

Estas velocidades aquí expresadas hace diez años eran un sueño que la propia bicicleta ha tenido mucho que ver en hacer realidad. Entre el ciclista y la carretera hay una máquina con sus ruedas, cuadros, silla de montar y manillar. El problema es adaptar la máquina a las características del ciclista para aprovechar al máximo su esfuerzo.

Adaptación de la máquina a la persona

La potencia de accionamiento de la máquina, el ciclista parece empujar alternativamente dos pedales abajo. Se pretende convertir el movimiento ascendente y descendente del pie en movimiento rotatorio, con un rendimiento preferentemente del 100%. Y ahí empiezan los obstáculos. Porque la pata no es una biela recta con un eje superior y otro inferior. Es un conjunto de palancas con sus principales articulaciones en cadera, rodilla y tobillo.

Transmitir toda la energía al pedal sin despilfarrar nada a través de este conjunto de palancas no es tarea fácil, y hasta la fecha se han conseguido empíricamente mejoras en este campo. El biomecánico Armel Andre comenzó a ocuparse de este problema hace unos doce años. Desde el punto de vista morfológico, fisiológico y psicológico, comenzó a diseñar una bicicleta ideal para cada ciclista.

Esta bicicleta futurista de carretera tiene una transmisión magnética.

Es fundamental calcular correctamente el triángulo entre los tres puntos de contacto del ciclista (pedal, sillín y manillar). Hay que tener en cuenta el centro de gravedad de la persona y la forma más adecuada para ejercer la fuerza. Para ello hay que tomar todas las medidas al ciclista: longitud de la espalda, de la berna, del muslo, del brazo, etc. Otras medidas que se realizan en la bicicleta fija son la potencia de rueda, el ritmo del corazón, el consumo de oxígeno, el gasto de calorías y la fuerza muscular más utilizada.

Al tratar todos estos datos con el ordenador, se extraerán las medidas del cuadro para optimizar el rendimiento fisiológico y mecánico. La bicicleta hecha a la medida de cada ciclista simple supone un rendimiento medio del 20%. En cambio, en los ciclistas que circulan a 45 km/h en carreras, la mejora se sitúa en torno al 8-9%.

Mejorando la aerodinámica

El inglés Chris Boardman anotó el 13 de julio del año pasado el récord de entonces del escocés Graeme Obree. La bicicleta era sin frenos ni cambios de piñones.

Una vez elegido el mejor cuadro para cada persona, el gasto energético del ciclista se minimizará al máximo. Es un ciclista que se cansa contra el aire. Para darse cuenta de ello no hay más que ver lo difícil que es circular en bicicleta cuando el viento es contrario.

Con el ciclista parado sobre la bicicleta se mide la resistencia al viento, pero si se mueve sobre la máquina las medidas de la resistencia cambian rápidamente. Sin embargo, las cifras correspondientes al ciclista parado respecto a la bicicleta son significativas. A 50 km/h requiere una potencia de 500 o 600 vatios y a 60 km/h (en spring por kilómetro en pista) una potencia de 700 vatios. Cuando la llegada se desplaza por el pelotón y se dirige a 70 km/h, en algunos momentos necesita 850 o 900 vatios.

Como se ha indicado, la resistencia aerodinámica a 50 km/h requiere una potencia de 600 vatios. De ellas, 400 son de resistencia ofrecida por el propio ciclista y las 200 restantes de bicicletas (convencionales y no de pista). La bajada de estos 400 vatios es muy difícil, ya que el ciclista va con la cabeza abajo y el cambio de postura supondría un menor rendimiento fisiológico. Sin embargo, se puede intentar bajar los 200 vatios correspondientes a la máquina. La formación de turbulencias en el cuadro, pedales y ruedas hace que la resistencia al aire sea elevada. Por ello se analizan todos los cuadros, manillares, ruedas, frenos y elementos.

La formación de turbulencias en el cuadro, pedales y ruedas hace que la resistencia al aire sea elevada.

El cuadro de la bicicleta convencional suele ser de tubo cilíndrico, pero el cilindro no es aerodinámicamente adecuado. Aerodinámicamente lo ideal es la forma de la gota de lluvia o del ala del avión, si el aire sopla de frente, pero en la bicicleta muchas veces el aire también es lateral. Por ello, se ha buscado la forma entre el ala del avión y el cilindro, tanto si el viento sopla de frente como de costado. El perfil ideal es elíptico para el cuadro, pero para el tubo de dirección y brazos de horquilla se deja el perfil de gota de lluvia.

El manillar también ha cambiado mucho para las etapas contrarreloj de la carretera. Se colocan dos barritas estiradas hacia delante para apoyar los brazos, ya que el ciclista Lemond los utilizó en la Vuelta a Francia del año 89. Estudios recientes han demostrado que estos manillares producen obstáculos en la respiración del ciclista, pero los daños en esta zona son inferiores a los beneficios aerodinámicos. Sin embargo, recientemente ha salido el conjunto moldeado del perfil de la solapa de vuelo para apoyar los brazos, para sustituir el manillar tradicional y las dos barras.

La bicicleta pequeña de abajo, diseñada para Laurent Fignon en 1986 para batir el récord de entonces.

Con la mejora del perfil del cuadro y de los manillares, se gana docenas de vatios de resistencia al aire, o lo que es lo mismo, el ciclista va a un km/h o más rápido por la misma potencia. Sin embargo, la aerodinámica de las ruedas también ha experimentado avances. Hace unos siete años aparecieron las ruedas llenas sin radios (en forma de lentejas), con las que también bajan en resistencia decenas de vatios cuando el viento sopla antes, si lo comparamos con las ruedas de radio.

Pero cuando el viento es lateral, son perjudiciales para el ciclista, ya que ofrecen una gran resistencia. Si el viento sopla lateralmente, pero por la parte trasera, gracias a estas ruedas la bicicleta sufre un empuje hacia delante.

La resistencia al viento frontal es menor para los que van detrás del pelotón. Por lo tanto, van más rápido y menos cansados en el pelotón.

Por lo general, antes de empezar la carrera no se sabe el viento que va a tener, por lo que se utilizan en etapas muy cortas, contrarreloj o pista. Hoy en día prefieren las ruedas con cuatro brazos gruesos a las ruedas rellenas, ya que son aerodinámicamente suficientemente adecuadas y ligeras.

Mecánica y Materiales

En cuanto al aspecto mecánico de la bicicleta, la transmisión ha cambiado poco. La cadena y el cambio de piñones son la base del sistema. Sin embargo, el pedal automático ha mejorado la conexión entre el pie y la biela.

Para transmitir mejor el esfuerzo, el técnico Armel Andre ha pensado en aprovechar más la parte de la cintura del ciclista y ha colocado un alargador en la parte trasera del sillín hacia arriba. Porque cuando el ciclista está pedaleando, el cuerpo retrocede y el tope por detrás del ano mejora el rendimiento físico.

El que corre por la pista tiene unas condiciones: no hay viento, no hay agujeros en el suelo y se pueden conseguir velocidades mayores.

Una vez diseñada la bicicleta ergonómica y aerodinámica, existe un problema de peso en el que está muy relacionado el tipo de material. Se han probado materiales muy variados pero no hay una decisión total. Los composites de fibra de carbono son cada vez menos utilizados en las carreras debido a la formación de cuadros demasiado rígidos y a la disminución del rendimiento transmitiendo esfuerzos laterales a las ruedas. Si además cae, estos plásticos de fibra pueden romperse y causar heridas con bordes afilados.

El titanio, a la misma resistencia, es un 45% más ligero que el acero, pero todavía no se ha extendido. Problemas de precio y de soldadura. Las aleaciones de aluminio son las más utilizadas actualmente, aunque también se han realizado cuadros de acero.

Bicicletas para pista

Correr en pista significa que hay ciertas condiciones. No hay viento, ni agujeros en el suelo y se pueden conseguir velocidades mayores. En consecuencia, las bicicletas también son completamente diferentes. Se trata de bicicletas sin frenos ni cambios de piñón y el perfil se diseña para que el ciclista vaya lo más rápido posible. Por ello, si la resistencia del aire en la bicicleta de carretera es de 200 vatios a 50 km/h, en la bicicleta de pista sólo es de 35 vatios.

En las Olimpiadas de Barcelona se utilizó la bicicleta de Lotus. Su cubierta era de fibra de carbono y vidrio y armadura de titanio. La horquilla de la rueda delantera era era era de un solo brazo.

En las Olimpiadas de Barcelona, por ejemplo, el inglés Chris Boarman ganó la prueba de persecución con 4 kilómetros de pista oval a 54 km/h. Fabricada por Lotus, contaba con una bicicleta con cubierta de fibra de carbono y vidrio y armadura de titanio y la horquilla de la rueda delantera de un solo brazo. En estos casos la bicicleta es para pista y para un ciclista determinado.

Estas máquinas que parecen de ciencia ficción pueden considerarse recién nacidas. Aunque aparecieron en 1985, fueron prohibidos por la Sociedad Ciclista Internacional. Ahora, sin embargo, vuelven a estar en fase de desarrollo y el récord horario en pista es superior a los 51 km/h.