Diseño de cuadros (geometrías)

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El diseño de los cuadros de las bicicletas está destinado a dar una mejor respuesta a los diferentes requerimientos que los usuarios puedan darle. En este aspecto, el material (cómo este fabricado el cuadro), pero sobre todo la geometría que este presente dará respuesta a las diferentes necesidades del mercado. De ahí la variedad de modelos (a veces difíciles de entender), en busca de tener un manejo óptimo para cada tipo de cliente. La estética y las modas harán el resto.

Esto también explica que clientes con medidas diferentes o necesidades particulares puedan necesitar un cuadro a medida. Un diseño ligeramente diferente.

Se ha tardado más de un siglo en evolucionar la geometría de la bicicleta (aún en proceso de mejora), debido a que hay muchos factores que intervienen en su manejo: ángulos del tubo de dirección y sillín, diámetros de tubos, diferentes rigideces, distancia entre ejes, altura del pedalier, ubicación del centro de gravedad…

Décadas de desarrollo han llevado a los constructores de cuadros a la geometría  estandarizada actual*. Una geometría comprometida entre; peso, eficiencia de pedaleo, maniobrabilidad y confort.

*En el caso de las suspensiones de las bicicletas de monte, habría mucho de lo que hablar ya que hay infinidad de diseños, variantes y soluciones específicas en función del terreno, uso, “autobloqueos” en función de la tensión de la cadena, etc.  Mucho más extensa y variada que las bicicletas de carretera.

Actualmente se tiende a tratar las bicis por el Stack y el Reach (medida del manillar al pedalier en horizontal y vertical), medidas fundamentales que engloban la “biomecánica” del corredor sobre la bici y dan una idea tanto de la talla de la bici (mucho más precisa que el largo o el alto de la tubería del cuadro), como de la posición final que este llevará sobre la bici. Son unas medidas que hacen comparables geometrías, ángulos, tallas y tamaños entre diferentes cuadros.

El Stack/Reach no son propiamente medidas que afecten a la geometría de la bici sino que se utilizan como medida para comparar bicicletas con diferentes geometrías. Es, por decirlo de alguna manera, lo que define la posición (y el tamaño) del ciclista sobre la bici así como el tipo de conducción que llevará. Más relajada (y erguida) o más de competición (y tumbada).

Siendo la proporción entre Stack (altura) y el Reach (longitud) más pequeña cuanto más de competición sea la postura del ciclista, y tiene sentido, va más agachado y estirado. El corredor es más flexible. Se busca aerodinámica y rendimiento.

Los valores de S/R andan en torno a 1.55-1.35.

Entre modelos con similares S/R las únicas diferencias que quedan son los ángulos de dirección y sillín, así como el retraso (trail) de la horquilla, que influyen en la maniobrabilidad de la bici. Que sea más o menos nerviosa, y la batalla (distancia entre ruedas).

El “trail” es la diferencia horizontal entre la línea virtual prolongación de la dirección y el apoyo de la rueda. Es función del ángulo de la horquilla y el avance de esta (la diferencia horizontal entre la línea imaginaria de la dirección y el eje de la rueda. Se suele llamar flecha, aunque actualmente hay muchas horquillas que sólo tienen ángulo y no tienen curvatura). En definitiva es la curvatura o el ángulo que tiene la horquilla para adelantarse al apoyo de la rueda con respecto a la línea de la dirección (en castellano se traduciría como avance de la dirección).

Si fuese neutro, esté caería en línea con la dirección y la bici no sería estable. La rueda no tendería a “volver” cuando la dejamos rodar, cuando tumbamos en una curva o cuando vamos sin manos. Cuanto mayor sea el adelanto de la rueda, más estable será (a velocidades lentas), por lo que será menos nerviosa y resultará más lenta de movimientos, y resultará más inestable a altas velocidades. Costará más rectificar la trazada en una curva o hacer un giro cerrado, además de resultar “más pesada” su conducción cuando se rueda de pie sobre los pedales, haciendo que esta se bambolee más y se pierda energía en la flexión de la horquilla y rozamiento de la rueda con el suelo.

Este es uno de los principales factores que afectan al manejo como tal de la bicicleta.

Cuanto mayor sea la velocidad, mas inercia tendrá la rueda y menor será la necesidad de “estabilizar” la bici mediante el trail, por el contrario, a bajas velocidades, una bici de paseo, necesita un mayor trail para ser estable.

La inercia de las rueda delantera, cargar la horquilla con alforjas, son factores que también condicionan la conducción y provocan que la geometría de la bicicleta cambie. Suelen necesitar una pipa de dirección robusta y buscar “low trails” más cortos de lo normal para compensar “la lentitud” de movimientos con un apoyo más ligero y nervioso.

En carretera se suele usar un ángulo de dirección de 73º y un avance de horquilla (o flecha) de 45-50mm (con esos valores se puede sacar el Trail si bien es una media que no suelen dar los fabricantes).

Si la horquilla es muy rígida, será más incómoda en terrenos irregulares pero la bici se volverá más ágil. La rigidez de la pipa de la dirección, también tiene este efecto, por lo que ahora se busca hacer el cuadro más rígido para que la horquilla siga siendo flexible,  absorbiendo el terreno y ganando apoyo en curvas.

Una horquilla más recta obliga a rectificar la longitud de la bicicleta y el reach, para evitar que haya interferencias entre el pie y la rueda delantera.

Este es un problema en tallas pequeñas donde prácticamente no cabe la rueda por delante del tubo diagonal de la bici (por eso, entre otras cosas tallas pequeñas suelen tender a montar ruedas de 650 en vez de 700).

El ángulo de sillín influye en el balance del centro de gravedad, así como en la forma de pedaleo.

En menor medida está la batalla (distancia entre ejes), haciendo más estable y “pesada” la bici con mayor batalla. Influye algo en el reparto de pesos y el balance global de la bici.

En cuanto a la “reactividad” o eficiencia de pedaleo/propulsión, unas vainas más cortas harán que el cuadro sea más rígido y trasmita más energía a la rueda trasera. Además favorece un ángulo del sillín un poco más vertical y una posición más de competición.

En el caso de bicis de ciclocross o gravel, necesitan más espacio para el “paso de rueda” (cubierta y tacos) por lo que esta medida deberá ser mayor en contrapartida.

En función del uso y las geometrías de  la bici; se pueden buscar cuadros con más paso de rueda (con ruedas más pesadas y con mayor inercia, que obligan a un cuadro más resistente), con pipas de dirección más largas para dar más rigidez al cuadro o más altura al manillar, cuadros más largos para montar potencias más cortas, horquillas con menos trail pensadas para alforjas delanteras, vainas más largas para alforjas traseras, etc. La rigidez y resistencia del cuadro deberán ser diferentes por lo que el fabricante deberá de dotar de una tubería con diámetro y espesor adecuados para que además de resistente y rígida sea cómoda (si es excesivamente rígida tampoco será cómoda), todo ello sin incrementar el peso.

De ahí que el acero y aluminio estén más limitados que el carbono (que pueden tener secciones y espesores variables) y tengan que buscar secciones no circualares en ciertas partes o uniones; dirección cónica, vainas ovaladas (con más sección vertical que horizontal, diferentes espesores; tirantes más finos, cajas de pedalier sobredimensionadas, secciones hidroformadas, secciones triples embutidas… diferentes refuerzos en las uniones, soldaduras, etc

Muchos parámetros y una tarea desalentadora a la hora de elegir una bici, o construir un cuadro. Conseguir un cuadro equilibrado que se ajuste lo mejor posible a las necesidades del ciclista.

Si bien el uso, rendimiento y estilo de la conducción serán en gran medida debido a las aptitudes del ciclista.