ELECCION DE NEUMATICOS PARA BICICLETA - MATERIALES, PRESION DE INFLADO, CÁMARAS, ADHESIVOS

Ahora que vimos de que se trata la resistencia a la rodadura vamos a mencionar los factores que la afectan analizando los mismos para buscar siempre la mejor alternativa en cuanto a materiales, presión de inflado, etc.

En este post se verán varios temas que serán ampliados en otros post para su mejor comprensión.

Que materiales me ofrecen menor resistencia a la rodadura en un neumático de bicicleta?

Los neumaticos con menor resistencia a la rodadura (ver tabla) son aquellos que logran una menor pérdida por deformación.

Para esto se utilizan materiales cada vez más finos, flexibles y uniformes. Un indicador directo de la resistencia a la rodadura de un neumático es la cantidad de hilos por pulgada o TPI del material utilizado para su fabricación. A mayor densidad de hilos, menores pérdidas internas, más comodidad y menor resistencia a la rodadura.

Pero cuidado que el beneficio frente a la rodadura y el mayor confort logrado por neumáticos con mayor TPI y confeccionados con materiales más finos y flexibles puede hacer qu elos mismos sean poco resistentes a los pinchazos.

Para subsanar este problema los mejores neumáticos actuales tienen generalmente 3 capas de material que forman la carcasa o estructura del neumático, luego una capa protectora contra pinchaduras (Ej: kevlar o vectran que es un poliester de cristales líquidos) y finalmente la banda de rodado.

Los neumáticos más anchos tienen menos pérdidas asociadas por resistencia a la rodadura?

Si se utilizan los mismos materiales y el mismo proceso de construccion para fabricar dos neumáticos con diferentes anchos (y por lo tanto diferentes huellas). A una misma presión de inflado, el neumático mas ancho tendrá una menor resistencia a la rodadura.

Por que? Bueno, como ya dijimos en la primer parte el área de contacto del neumático, o huella es función del peso soportado y de la presión del aire dentro del mismo. Si los dos neumaticos tienen igual carga y presión de inflado, el que tenga una huella más ancha (sentido transversal) tendrá por lo tanto una huella menos larga en sentido longitudinal.

En la siguiente figura puede verse esta diferencia:

Al ser menor la huella en el sentido del avance, los dos pares de fuerza (R1 y R2) se acercan y el par o momento resultante opuesto al avance es menor ya que disminuye el brazo de palanca.

Y por que no se usan los neumáticos mas anchos? Simplemente porque el beneficio de la menor resistencia a la rodadura del neumático mas ancho se ve contrarrestado por una mayor resistencia aerodinamica (mayor área frontal) frente a los angostos. Si hacemos un balance, la perdida por mayor resistencia aerodinámica es mayor que la ganancia por menor resistencia a la rodadura.

Cuál es la presión ideal de inflado de neumaticos para bicicletas de ruta o triatlon?

Otro tema polémico ya que es usual creer que a mayor presión mejor rendimiento. Esto es asi, pero solo hasta un cierto punto que es función del neumático y del peso del ciclista.

Es usual ver que los neumáticos son inflados hasta la presión máxima indicada en su lateral. Esto es un error ya que la misma es justamente la máxima presión admisible pero de ninguna manera la ideal. Someterlo a esa presión además de aumentar los riesgos de sufrir un reventón (el neumático está siendo utilizado al límite) puede provocar en casos extremos la rotura de la llanta si esta no está preparada para tal presión.

Cuando se prueban los neumáticos en rodillos (superficie perfectamente lisa) se comprueba que a mayor presión menor resistencia a la rodadura y esto guarda lógica con lo visto anteriormente.Sin embargo, las superficies donde se rueda en la realidad distan mucho de ser perfectamente lisas y aquí es donde cambian las cosas.

Cuando extrapolaron los datos obtenidos en laboratorio a las pruebas de campo se detectó que la resistencia a la rodadura disminuye a medida que se incrementa la presión hasta un cierto punto para después invertirse esta tendencia a presiones mayores.

Se estima que esto ocurre porque al pasar un cierto valor (función del peso del ciclista y del neumático utilizado) las fallas de la superficie de contacto producen microrrebotes de los neumáticos y vibraciones que afectan negativamente su eficacia para transmitir la potencia generada por el ciclista al suelo ocasionando así una pérdida energética adicional.

Esta presión ideal de inflado es principalmente función del peso del ciclista y luego del neumático utilizado por lo que cada fabricante de neumáticos deberia proporcionar una tabla orientativa de la presión ideal de inflado como las que mostramos a continuación.



Como puede leerse en la web de Michelin: “Los ingenieros de Michelin han encontrado que hay una cierta cantidad de deflexión en el perfil del neumático que es óptimo para el equilibrio de agarre, resistencia a la rodadura, comodidad y durabilidad. Esa desviación se basa en la construcción de la llanta y el peso del ciclista”.

Si vemos en la pagina de Continental, la presion recomendada para su neumatico Grand Prix 4000 para un ciclista de 85kg es de 110PS.

Hay que entender que una presión de aproximadamente 118 PSI que es ideal para una persona de aproximadamente 77kg es una presión excesiva y para nada recomendable para otro triatleta de por ejemplo 65kg.

Por ejemplo: una presión cercana a la ideal para mis 77kg de peso sería de aproximadamente 116-118 PSI en la rueda trasera y de 100-105 PSI en la rueda delantera.

Es lógico entender que no siempre una presión excesiva es mejor, ya que si llevamos el caso al extremo (presion infinita) tendriamos una cubierta rígida e indeformable inutil tanto desde el punto de vista de la eficiencia al transmitir la carga como desde el confort.

Cuanto influye el peso de la bicicleta en la resistencia a la rodadura?

La lucha de los fabricantes por reducir el peso de las bicicletas (cuadros y componentes) fue hasta hace algunos años el principal aspecto publicitario. Todos anunciaban a su prototipo como el más liviano y lo primero que hacíamos al ver una bicicleta nueva era levantarla para estimar “cuanto pesaba”.

Con el paso de los años y gracias a estudios más complejos y a la ejecución de miles de pruebas en los laboratorios de las principales marcas de bicicletas, el aspecto del “peso” fue perdiendo terreno.

Hoy en día se sabe que el peso de la bicicleta tiene mucho menos incidencia en el rendimiento del ciclista que otras cuestiones como la rigidez o fundamentalmente el comportamiento aerodinamico del cuadro.

Como ya vimos en la primer parte, el peso es una variable que incide directamente en el valor de la resistencia a la rodadura. A mayor peso, mayor resistencia a la rodadura y mayor pérdida asociada. Lo que nos interesa mostrar en este punto es cuanto influye el realmente el peso de la bicicleta y para eso extrapolaremos los resultados obtenidos en los laboratorios de Continental para 8 bicicletas distintas a fin de cuantificar la incidencia de su peso en la resistencia a la rodadura.

Constantes: Peso ciclista 75kg, Velocidad: 30km/h

Bicicleta Testigo: Peso=10kg, Crr=0,0042 (Michelin Pro3 Race)

Bicicleta 1 - Simil Mérida Warp 5: Peso = 9,70 Kg

Bicicleta 2 - Símil Felt B14 : Peso= 9,00kg

Bicicleta 3 - Símil Quintana Roo Cd0.1: Peso = 8,37 kg

Bicicleta 4 - Símil Fuji D6: Peso=7, 82 kg

Bicicleta 5 - Símil Cervelo P3C: Peso=7,70 kg

Bicicleta 6 - Símil Cervelo P4: Peso =7,58 kg

Bicicleta 7 - Equivale al peso mínimo reglamentario dispuesto por la UCI: Peso:6,80 kg


Obs: para unificar pesos se usó en cada bicicleta el peso del cuadro en talle M suministrado por el fabricante y a cada una se le adicionaron componentes (ruedas, sillines, aerobars, etc) por un total de 6,45kg.


Obs: Esta tabla no ilustra rendimientos de bicicletas. Solamente compara la reducción de la pérdida asociada a la resistencia a la rodadura en función del peso de la bicicleta. Valores estimados

Como podemos ver en la gráfica, la diferencia de pérdida de energía asociada entre la bicicleta testigo de unos 10kg y la Cervelo P4 que es la más liviana del ejemplo es de tan solo 0,8 watts.

Yendo al extremo, si comparamos la bicicleta testigo con la bicicleta de menor peso reglamentario permitido por la UCI (6,800kg) vemos que la ganancia máxima posible es de solo 1,10 watts para 3,20kg de diferencia.

En síntesis, la diferencia de peso entre los distintos cuadros prácticamente no tiene incidencia en la resistencia a la rodadura debido a que esta diferencia de peso de los cuadros y componentes (*) dificilmente supere el 3-4% del peso total (ciclista+bicicleta) soportado por el neumático.

Ej: un ahorro de 3kg en una bicicleta (es un valor altísimo) en un ciclista de 75 kg representa una reducción cercana al 3,8%.

La diferencia en el rendimiento de una bicicleta con un cuadro de U$S830 similar a la Merida Warp 5 y un cuadro cinco veces más costoso como por ejemplo el Cervelo P4 de U$S 4.600 reside en otros aspectos como su comportamiento aerodinamico, rigidez, tecnología, etc, pero dificilmente lo haga en su menor peso.

El pegado de los tubulares afecta la resistencia a la rodadura?

Como vimos antes la resistencia la rodadura del mejor tubular testeado se encuentra a 10watts de diferencia del mejor clincher. Esto en principio parece una contradicción con lo usualmente establecido de que un tubular tiene mejor comportamiento que un clincher pero tiene una explicación.

Los tubulares que se probaron habían sido pegados a la llanta con solo dos manos de pegamento para permitir su fácil y seguro desmontaje ante la ocurrencia de un pinchazo. Este hecho aparentemente insignificante provocaba un incremento en la resistencia a la rodadura.

Volvieron a realizarse las pruebas con los tubulares, pero utilizando 5 manos de pegamento por neumático de manera de que el mismo quede unido solidariamente a la llanta en toda su extensión. Los resultados que se obtuvieron demostraron lo esperado, la resistencia a la rodadura de los tubulares igualaba o superaba la de los clinchers de calidades similares.

De esta manera quedan explicadas dos cosas. Los equipos ciclistas profesionales utilizan tubulares pegados con 5 capas de pegamento por rueda logrando así aprovechar al máximo su comportamiento ya que tienen la ventaja de no necesitar cambiar el tubo en una carrera por la ocurrencia de una pinchadura ya que se cambia la rueda directamente.

Pero en el caso de los triatletas utilizar tanto pegamento complica las cosas porque ante la ocurrencia de un pinchazo el competidor verá seriamente dificultada la tarea de remover el tubo.

Una buena alternativa para aquellos triatletas que quieran llevar el tubo correctamente pegado y sufran un pinchazo es utilizar productos del tipo “Inflate and Repair”. Estos productos vienen presentados en cartuchos conteniendo espuma de látex puro de rápido sellado y permiten sellar el pinchazo e inflar el neumático hasta una presión aproximada de 6,5bar (95PSI) permitiendonos seguir en carrera sin tener que cambiar el tubular.


Cámaras de látex para clinchers/cubierta

Las cámaras que se utilizan normalmente son de butilo, un material flexible, poco poroso y de buen comportamiento (elastómero sinético no poroso).

Sin embargo las cámaras que brindan la menor perdida asociada a la resistencia a la rodadura son las de látex. El latex es un material sensiblemente más elastico que el butilo garantizando así menores pérdidas internas por deformación.

Como contrapartida tenemos dos aspectos. Su colocación debe ser muy cuidadosa ya que son muy sensibles a cualquier pellizco y además son más porosas por lo que pierden presión con más facilidad con el transcurso de los días.

Solo deben utilizarse en competencia y hay que recordar inflarlas unas horas antes de la partida.

Podemos apreciar que algunas medidas tendientes a reducir la resistencia a la rodadura están en conflicto con otras características deseables de los neumáticos como la resistencia a las pinchaduras, la aerodinámica y el confort de marcha; de manera que la elección del neumático adecuado implica cierto grado de compromiso en función de las necesidades específicas.

Resumen:

-La resistencia a la rodadura de un neumático es un factor que de ninguna manera debe ser desatendido ya que ha quedado demostrado en estos dos post que hay diferencias importantes entre los distintos neumaticos que inciden directamente en el rendimiento en el ciclismo.

-Los neúmaticos con menor resistencia a la rodadura son los que utilizan materiales más flexibles y cuentan con mayor cantidad de hilos por pulgada (TPI). No son necesariamente los más costosos.

-En el caso de los tubulares un pegado deficiente de los mismos incrementa su resistencia a la rodadura.

-En el caso de los clinchers/ cubierta la utilización de cámaras de látex disminuye las perdidas asociadas a la resistencia a la rodadura acercando más el comportamiento de estos neumáticos a los tubulares.

-Existen presiones optimas de inflado para cada neumático y peso del ciclista que no deben ser nunca superadas ya que el comportamiento del neumatico por encima de ella trae pérdidas mayores. Es más conveniente errar a la presión ideal por defecto que por exceso

-Como pudimos ver varios aspectos que benefician el comportamiento frente a la resistencia a la rodadura pueden perjudicar el comportamiento de dicho neumatico frente a otros aspectos importantes como la aerodinámica (neumaticos mas anchos), el confort (excesiva presion de inflado) y la resistencia a los pinchazos (materiales demasiado debiles).

La eleccion del neumatico adecuado para cada ciclista y prueba deberá ser realizada cuidadosamente evaluando todos estos aspectos y ponderando la importancia de cada uno. Ej: pruebas cortas y rápidas sobre buen asfalto (ej: ruta) prevalece una menor resistencia a la rodadura que una mayor resistencia a la pinchadura. En el caso de pruebas largas con asfaltos rugosos y con alta probabilidad de presencia de vidrios, astillas, etc (ej: calles de ciudad) el factor de resistencia a la pinchadura se ubica por delante del de resistencia a la rodadura.


Fuentes:

http://www.slowtwitch.com
http://amtriathlon.blogspot.com/
http://www.cienciaydeporte.net
http://www.evonik.com.ar
http://www.schwalbe.com
http://www.balloonbikes.com
http://www.ebproject.org
http://www.rouesartisanales.com/article-1503651.htm
http://www.arueda.com/tech/reportajes/la-resistencia-a-la-rodadura.html http://www.biketechreview.com/tires/AFM_tire_crr.htm
http://www.vittoria.com http://www.uci.ch
http://www.conti-online.com
http://www.michelin.es

6 comentarios:

Muy, muy buena, la entrada, y muy aclaratoria.... Saludos..

Increible entrada, esta entra dentro de las favoritas del TRI....

Un saludo
quique

SENSACIONAL!!!!!!

CUANTA INFORMACION!!

German buen articulo, si vos vieras la cantidad de gente que usa cubiertas malas en ruedas muy buenas, un ejemplo fue ver el PC de Concordia, por ejemplo
Ruedas 1080 con tubos corsa rally etc. etc. etc.

Un pecado…

Saludos

Me ayudo mucho todo lo que lei,MUCHAS GRACIAS.

Muchas gracias. Información muy útil para los que no somos expertos. R. Sánchez (63)/México