En el blog de NBICI vamos a hablaros esta vez de los materiales empleados en la fabricación de cuadros, aprovechando que ya hablamos algo de este tema en un post anterior. Allí veíamos el Primer cuadro de metal creado mediante fabricación aditiva o en 3D y aquí nos vamos a algo más tradicional; los diferentes materiales usados en la fabricación de cuadros de mtb.

Este conjunto de entradas referentes a materiales están basadas en lo expuesto en el primer Boletín del Club Amaro (véase Amaro bikes) y en diversos artículos publicados por Scot Nicol, el fundador de Ibis y que podemos encontrar recopilados en la propia página de Ibis, entre otras fuentes.

En la actualidad la gran mayoría de cuadros de bicicleta del catálogo de las marcas comerciales están fabricados en fibra de carbono, generalmente los de gama alta, y aluminio (Al) que abarca todo el rango. Rarezas es encontrar cuadros fabricados en titanio (Ti) o acero. Quedan el titanio y las nuevas aleaciones de acero más destinadas a bicicletas custom o proyectos como el de Steve Domahidy, del que ya hablamos es un post. Pero hubo un tiempo, en el comienzo de esto de las mountain bikes, que estaban fabricadas en acero y que el desarrollo y aplicación de nuevas aleaciones o materiales compuestos, junto el abaratamiento de costes de fabricación han llevado al panorama actual.

Citando el artículo de Amaro a la pregunta ¿Cuál es el mejor material para una bicicleta? “La respuesta más lógica es que no existe UN material idóneo, sino que dependiendo del uso que queramos dar a nuestra bicicleta, habrá un material más o menos apropiado”.

Así, algunas de las características más importantes que debe presentar un cuadro de bicicleta son:

  • PESO: Es importante la ligereza pero sin sacrificar por ello otras características como la resistencia (menor fiabilidad o longevidad) o la rigidez (menor rendimiento).
  • RIGIDEZ: Cuanta mayor rigidez tengamos, mayor rendimiento y efectividad en la transmisión de la fuerza de nuestras pedaladas al movimiento de las ruedas.
  • LONGEVIDAD: Interesa que la longevidad del cuadro sea adecuada al uso que le queramos dar y que este no falle en el momento más inoportuno. Aquí entran factores como la corrosión de materiales, la fatiga y daños estructurales (como por ejemplo en los cuadros de fibra de carbono).
  • CONFORT: Una bicicleta que transmita al ciclista las irregularidades del terreno con mayor acentuación incrementarán la fatiga de este, y con ello su resistencia. Respecto al cuadro es importante en este aspecto el diseño del triángulo trasero.
File:Bicycle frame mtb hardtail.jpg

Diseño típico de un cuadro de acero

Una primera idea de cómo los distintos materiales afectan a estas propiedades la vemos a continuación. Ya en la entrada siguiente se ven más detalladamente las propiedades y características de estos.

  • Acero: Como hemos comentado, hasta hace no mucho era el material más usado en la fabricación de bicicletas. Propiedades como la resistencia y la fiabilidad le caracterizan, ya que no acumula fatiga. Su manejabilidad y precio hacen fácil trabajar con él. Presenta desventajas como la gran densidad y la exposición permanente a la corrosión, por ser el acero una aleación de Hierro.
  • Aluminio: Es el material más usado actualmente en bicicletas de gama media. Su baja densidad permite fabricar cuadros ligeros, pero su gran rigidez afecta negativamente al confort. Por ello los cuadros de aluminio generalmente tienen diámetros de tubería notablemente más grandes y los tubos de pared más gruesa. Esto se traduce por lo general en márgenes de rigidez bastante adecuados, siendo los cuadros más ligeros en comparación, que los de acero. Otro inconveniente es la presencia de fatiga, que afecta a la longevidad del mismo.
  • Titanio: Mediante combinaciones de tubos de diferentes diámetros y espesores, se puede conseguir el equilibrio necesario entre rigidez y peso, sin comprometer ninguno de los cuatro factores vistos. Su resistencia a la corrosión, durabilidad y resistencia le destacan. Pero su mayor peso en comparación con el aluminio y la fibra de carbono, junto con un proceso de fabricación y soldado que ha de ser más cuidadoso, le perjudican.
  • Fibra de Carbono: El creciente empleo de la fibra de carbono se debe al deseo de fabricar cuadros mucho más ligeros y con una conducción más confortable. Las posibilidades de diseño aumentan y el desarrollo tecnológico ha mejorado las limitaciones de este material. Ligereza, confort y rigidez, son tres características propias de los cuadros de Fibra de Carbono. Como desventaja está la direccionalidad en la resistencia y rigidez, debido a que los elementos de fibra de carbono están fabricados mediante laminados de fibras en distintas direcciones, unidos mediante resinas que también participan en la rigidez y transmisión de fuerzas. Debido a los diferentes laminados un golpe superficial puede suponer un daño interno que deteriore las propiedades mecánicas del cuadro y acabe por afectar a la longevidad.

Cuadro fabricado en fibra de carbono que incluye protección para los impactos en su tubo diagonal y en la caja de pedalier mediante la aplicación de partículas nanometálicas en la fibra de carbono.

 

Héctor Puente Rubio (7 Posts)

Héctor es el ingeniero aeronáutico de NBICI.es y debido a su formación técnica en este blog nos hablará de fabricación de cuadros, materiales, aleaciones... Y quien sabe quien más. Además de biker en sus ratos libres también le gusta ser un runner.


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