Tras el Giro de la rueda y una ya imposibles mis capítulos más aventureros del MTB, creo que reconvertiré mi blog un poco, intentaré pasar la travesía del desierto hacia no se que sea de otra manera. Aprovechando los conocimientos técnicos de estos años, voy a intentar escribir algunas cosas sobre la tecnología que se maneja en la bicicleta, porque la verdad, en este tiempo he tenido ocasión de leer auténticas barbaridades y chorradas sobre esto de la bicicleta, aunque también he encontrado gente que cuenta cosas muy interesantes. Si las ganas me aguantan, iré completando la vía iniciada con "el giro de la rueda", ahora intentaré ponerlo más claro y concreto.
Esta entrada va del eje de la rueda, concretamente de los cierres rápidos. Mi cierre delantero Mavic de Titanio rompió en el Soplao, quiere decir eso que no aguantó la tensión ocasionada por un movimiento extraño cuando me fui al suelo en "parado" al no poner el pie en el suelo, porque por impacto sobre la rueda no fue, porque no hubo. Siempre pensé que estos cierres debieran ser de acero, y ahora lo pienso de manera firme, claro, así que voy a aportar mis argumentos.
Los cierres usados en las ruedas actuales pueden ser de varios tipos, según el tipo de apriete en el eje sobre el buje, y pueden ser de varios grosores, siendo aún los más usados los de 5mm (5mm en el hueco del buje y 4,5mm en el eje), que es el paso de eje que admiten los bujes convencionales, aunque ahora hay bujes ya que admiten ejes de 9, 10 y 12mm de diámetro, además de los QR15 y QR20.
- Trough Axle de 9 o 10mm pasan precisan de un buje con ese espacio interior para alojar el eje pasante de esas dimensiones, son muy seguros y más rígidos que los QR, pero más caros y exclusivos, pues son pocos los bujes que los pueden usar. La ventaja de este eje es su propia simplicidad: el propio cierre es eje resistente de la rueda, cosa que no pasa para los clásicos, que van en dos partes, el eje hueco resistente y el eje de cierre en el interior. El resultados es que asumen todas las fuerzas de la rueda en una única pieza, de ahí el grosor.
Estos ejes, aunque son estándares, su uso no está muy extendido en España, son una competencia a los de 15mm y 20mm, que mencionaré al final de la entrada. Estos ejes al ser más gruesos que los anteriores están hechos en aleación de Aluminio, material más ligero pero menos resistente. Muy usados por aficionados de centroeuropa y del all mountain.
- eje clásico de apriete por tuerca, son los más clásicos, usados en las bicicletas de antes, y en algunas ruedas de bicis de ciudad, pero nada en MTB y poco en carretera, porque además de ser lentos de operar al quitar la rueda. Antiguamente eran poco seguros porque la tuerca pierde apriete en marcha con facilidad, por culpa de las vibraciones, más que los cierres QR. Son también los clásicos de palomilla o mariposa.
- eje clásico de apriete de tornillo por manivela, llamados comercialmente "thru bolt"una alternativa a los de tuerca, pues no exigen llave para operarlos, al llevar una palanca acoplada al tornillo de apriete sobre el eje.
- Los de 4,4mm son iguales que los anteriores salvo en la palanca. La palanca acoplada es particular de cada modelo y no es estándar, de plástico o metálica, si se rompe no suele haber recambios: cierre nuevo (lo se en primera persona, mis DT Swiss se rompieron contra una verja en Valmayor).
- eje clásico de apriete por excéntrica o QR, son muy usados por ser muy eficaces y rápidos de operar, pero no permiten controlar bien la fuerza de cierre aplicada. Son los más extendidos en el mundillo deportivo, tanto de carretera como de MTB, son los conocidos como cierres rápidos o QR (del inglés quick release). Fueron puestos en uso por Campagnolo hacia 1930, dice la historia que la idea nació en un Giro de Italia, cuando alguien tuvo que quitar la rueda durante la carrera en medio de una tormenta de nieve.
En el ámbito deportivo, los usados son los rápidos o QR, ya lo dice su nombre porqué. Estos pueden ser de Acero o de Titanio, y aquí es donde surge la disquisición, ¿cuál utilizar?, los de acero más baratos y resistentes, o los de titanio más ligeros y exclusivos (y caros).
Las diferencias entre un cierre de Titanio y otro de Acero son básicamente la ligereza y la rigidez, porque en resistencia ambos materiales pueden llegar a ser semejantes en las calidades utilizadas. No tendré en cuenta es la ligereza, ya que según datos de fabricante (y míos), la diferencia es de apenas 6 gramos por cierre entre modelos idénticos o semejantes, cifra completamente trivial.
La aleación de titanio más usada es la 6Al4V (6Aluminio-4Vanadio), mientras que en el caso del acero estructrual, las aleaciones más usadas son los aceros TT (mejora de propiedades por tratamiento térmico: temple y revenido, o quenching and annealing), en la bicicleta son famosas las aleaciones de Cromoly, que son aceros aleados al Cromo-Molibdeno, del tipo que se denomina de "autotemple". También hay cierres de Aluminio, pero en este caso solo en el tipo de cierres de palanca, como los DT Swiss, y el grosor es mayor y específico para los, para compensar la menor resistencia de ese material.
cierre de Titanio:
cierre de Acero:
La Rigidez
De las características estructurales, el acero es el más rígido, de mayor módulo de elasticidad, 210GPa, mientras que el Titanio y sus aleaciones dan un módulo de 115GPa, la mitad, esto quiere decir que a igualdad de tensión aplicada en el material, el acero se deforma la mitad que el titanio, o que para conseguir la misma fuerza de cierre en el eje hay que aplicar el doble de deformación en el titanio, osea hay que aplicar más carga en la palanca excéntrica.
dibujo de rigideces
Hagamos números considerando ambos cierres idénticos del tipo QR convencionales, de la misma marca, uno con eje de acero y el otro de titanio. Ambos son de idénticas dimensiones: 4.4mm de diámetro para un hueco en el eje del buje de 5mm, y una longitud de 110mm en la rueda delantera, y 135mm en la rueda trasera.
El cierre más eficaz será el que soporta más fuerza en el eje de cierre con menor deformación y por tanto con menor apriete de la palanca excéntrica. Aquí está la diferencia entre ambos cierres: el titanio necesita más tensión en la palanca para conseguir la misma fuerza de apriete en el eje de la rueda. El acero presenta menos apriete de palanca que otro idéntico de titanio.
Por otro lado, cuando las cargas dinámicas se apliquen a la bicicleta, las fuerzas sobre la horquilla y el cuadro deformaran más el eje de titanio que el de acero, lo que puede llegar a provocar la relajación (disminución) momentánea del apriete hasta valores peligrosos de rodadura, y pudiera quedar la rueda suelta del cuadro en algunos instantes...
dibujo de oscilaciones
La Resistencia
Cuando giramos la palanca de cierre, la excéntrica de apriete aplica una deformación en el eje de más o menos de 1mm. Normalmente dan una deformación completa de 1,5mm si apretamos la contratuerca a tope, pero de hacer esto, no habría quien cerrase luego la palanca contra la horquilla, so pena de romper el eje con la tensión tan elevada que se generaría. He calculado que de aplicar esto, la carga sobre cada eje sería dos veces superior a la resistencia de ambos materiales
Al aplicar el cierre con 1mm, esto implicaría en el caso del titanio una fuerza de 5000Newtons o 500kilos, y en el caso del acero la fuerza es de 9100Newtons o 910kilos.
Tratar la resistencia de dos elementos estructurales es más complejo, hay muchas "resistencias" a tener en cuenta: a rotura sin más, a fractura en presencia de defectos, a fatiga... Consideremos solo el primer caso, la resistencia a rotura sin más.
La aleación de titanio 6Al4V tiene una resistencia de en torno a 1000MPa, y una aleación de Cromoly tratada térmicamente, daría sobre 1100-1300MPa de resistencia. Ambas aleaciones son semejantes resistencia, y en tenacidad de fractura también, osea que ante defectos del material se comportan de manera parecida.
Con estas cifras, se puede calcular la fuerza si aplicamos un cierre de 1mm en la excéntrica de la palanca, con estos resultados:
cierre de acero: 2900N de fuerza en el eje y 1.9GPa de tensión en el material
cierre de titanio: 1600N de fuerza en el eje y 1100GPa de tensión en el material
Osea, que no se puede aplicar una cierre completo en la excéntrica con la contratuerca a tope, ya que esto provocaría la rotura del eje o su mecanismo, ya que se supera la capacidad resistente del material.
...
Como se puede apreciar están las ideas por ordenar, los párrafos y las ideas están algo inconexas aún y la redacción está sin pulir, y faltan algunos datos para acabar de dar rigor a mis afirmaciones, y dibujos por añadir que lo aclararían, pero con el Game Over he quedado K.O, no tengo fuerzas para seguir en esto. Tal vez en el futuro, retome el hilo y acabe la entrada en condiciones, ahora he perdido el interés por la bicicleta, tal vez cuando lo recupere, cuando vea las cosas de otro color, finalice la entrada como se debe. Salud.
