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Los sistemas básicos de transmisión: cadena, correa y cardán

Fecha: 05.05.2016

La transmisión de la fuerza de nuestra pedaleada al piñón trasero se puede hacer a través de la cadena metálica tradicional, de un sistema cardánico o de una correa dentada. Ventajas y desventajas de cada sistema.

Más allá de tener o no tener un sistema de cambios de marcha, el sistema de transmisión básico de la bicicleta es de tracción trasera. En otras palabras, la potencia que el ciclista entrega a través de los pedales llega a la rueda trasera, con el objeto de hacerla girar hacia adelante. En esta entrega veremos cuáles son los tres medios materiales básicos a través de los cuales logramos esa transmisión de energía.

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La transmisión a cadena y cómo medirla
La cadena tradicional es básicamente una sucesión de eslabones vinculados entre sí por rodillos. La medida de la cadena es especificada por la distancia entre los rodillos (que en todas las cadena modernas es de media pulgada -1/2”) y por la anchura interna donde calza el diente de la corona. Las cadenas para bicicletas tienen cuatro anchuras internas básicas:
– 3/16” (0.1875”, 4.76 mm), utilizada hasta mediados el siglo pasado, hoy en desuso,
– 1/8″ (0.125″, 3.18 mm), utilizada en la mayoría de las bicicletas de una sola marcha y en las bicicletas con mazas con cambios internos,
– 3/32″ (0.094″, 2.30 mm), utilizada en las bicicletas con cambios de marcha con descarrilador con más de tres coronas de piñón, y
– una más angosta de unos 3/33” (0.090″, 2.29 mm) que se utiliza en bicicletas con cambios de marcha con descarrilador con 10 u 11 coronas de piñón.

Además, las cadenas para usar con sistemas de descarrilador vienen también en diferentes anchos externos. Los nuevos sistemas de 10 y 11 coronas utilizan cadenas con placas externas más delgadas y con remaches cuyos extremos están alineados con las placas laterales.
Ya van más de 100 años que las bicicletas usan el sistema a cadena. Se trata de un sistema confiable y eficiente, que pierde tan sólo un 1% de la potencia que se le aplica. Las ventajas del sistema las conocemos todos y son indiscutibles. Pero el sistema tiene sus desventajas, que también todos conocemos y sufrimos. Entre ellos el más importante es su necesidad de permanente mantenimiento (limpieza profunda y lubricación) y el hecho de que la falta de éste acentúa el deterioro de platos y coronas, componentes más caros de la transmisión.
Pero hay otros sistemas de transmisión escalonada, entre los cuales los más importantes son los de transmisión a correa y la transmisión cardánica.

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Transmisión a correa
El sistema de transmisión por correa plana fue previo al invento de la bicicleta y es mencionado en algunas patentes de transmisión para bicicletas que datan de 1869. Sin embargo nunca resultó un sistema práctico para bicicletas por su tendencia a resbalar, especialmente con humedad o cuando se contaminan con grasa o aceite. Actualmente la correa dentada, cada vez más popular en desarrollos de alta gama, supera esos problemas.
Las modernas correas dentadas son muy durables y eficientes, luego de la introducción en su fabricación de materiales tales como el uretano, el kevlar y el carbono. Millones y millones de árboles de levas de automóviles actuales son movidos por estas correas dentadas, de duración ilimitada en muchos casos, una función en la que años atrás reinaban las cadenas, de corta duración y peligrosas para la vida de los motores. Pero los motores automovilísticos actuales tienen tanta potencia disponible que la leve pérdida de potencia que origina una correa dentada es mucho menos significativa de lo que resultaría para un ciclista. Esta ineficiencia, en el caso del ciclismo, proviene principalmente del proceso que se genera cuando la correa dobla en el plato y en la corona de piñón. Esto absorbe más energía que el mismo proceso hecho por una cadena. Además, hay pérdidas como producto de estiramientos y encogimientos de la correa cuando se la somete a cargas.
Los argumentos en defensa del sistema de correa dentada han sido siempre básicamente el bajo mantenimiento, la resistencia a los diferentes climas y la limpieza del sistema. Durante los últimos 20 a 30 años la correa dentada se utilizó en la producción de algunos modelos de bicicletas de uso urbano y especialmente en bicis plegables. A mediados de los años 80 había tres modelos plegables con correa dentada -la japonesa Bridgestone Picnica, la sueca MicroBike y la británica Strida, creada por Mark Sanders.
Más allá del tema de la eficiencia, las correas dentadas tienen otras desventajas. No pueden ser usadas con cambios a descarrilador, siendo los cambios a la maza los únicos utilizables. La correa dentada, más ancha y voluminosa que la cadena, es también más pesada. Y a diferencia de la cadena, el largo de una correa dentada no puede ser modificado como para adaptarla a una bicicleta en particular, lo que obliga a utilizarla solo en cuadros con tensor. En última instancia, para que el sistema funcione es necesario incorporar una sección removible precisamente en una zona tan estresada como las vainas superiores, de modo que la correa pueda ser montada o removida. Una solución cara y estructuralmente indeseable, aunque actualmente hay diseños que intentan superar estos problemas.
En conclusión, la correa dentada tiene un nicho muy grande en la actual industria de la bicicleta, donde lo urbano es masivo y dominante, pero no así aun en el nivel competitivo. Para este sector, las desventajas son mucho mayores que las ventajas.

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Transmisión cardánica
La transmisión a cardán existe desde hace más de 100 años. A primera vista parece una muy buena idea. Un bello y compacto sistema de engranajes cónicos: un plato dentado moviendo un cardán que tiene instalado un engranaje cónico en cada extremo, el que alimenta de potencia a un engranaje cónico final en la maza trasera. Usualmente el conjunto está cubierto para protegerlo de los agentes externos. Desaparece la cadena sucia de aceite que mancha la ropa, se corta o se desgasta. Aparentemente una belleza…
Sin embargo el sistema tiene varias desventajas. La transferencia de la potencia desde la palancas hasta la rueda trasera vía dos juegos de engranajes cónicos nos hará perder alrededor del 2% de la potencia para cada set de engranajes y algo más aun que irá destinada a los rodamientos que hacen girar a los engranajes -algo así como un 6%, que parece excesivo comparado con el 1% de perdida del sistema de cadena. Y aun estamos ignorando algunas pérdidas torsionales de la barra cardánica sometida a diversas cargas.
Obviamente, en este diseño no se puede usar el sistema de cambio de velocidades por descarillador. De modo que tal como en la transmisión a correa dentada el único sistema de cambio de velocidades posible es a la maza.
Pero la mayor dificultad para aplicar este sistema es la dificultad de adaptar un cuadro estándar para acomodarle una transmisión cardánica. Ésta entra en conflicto directo con las vainas inferiores. La solución más usada es modificar las vainas inferiores para que la transmisión a cardan corra por “dentro” de ellas.
De modo que la transmisión a cardán es una solución con un nicho pequeño y limitado. De tanto en tanto alguien aparece en el mundo con una transmisión cardánica (hace unos años Marcelo Tinelli, o gente allegada a él, presentó una bicicleta cardánica en Argentina). Pero nunca logran mucho impacto. Se trata de una manera cara de fabricar una bicicleta poco eficiente, con opciones de multiplicación limitadas y bastante menos placentera de rodar.

Nota publicada en revista Biciclub Nº 216, diciembre 2012.

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Hablamos sobre: Componentes, Mecánica

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