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Mecánica

Geometría: el frente y sus medidas

La geometría del frente de la bicicleta está basada cuatro medidas clave: la distancia entre ejes, el ángulo de frente, el avance de la horquilla y el trail. Cada una de ellas influye decisivamente en el comportamiento de la bicicleta.

La geometría del frente de la bicicleta incluye una serie de distancias y ángulos que definen la particular configuración de cada bici. Es decir, a diferentes medidas, la bici se comportará de manera diferente y servirá mejor para algunos propósitos y peor para otros, particularmente en lo que hace a su maniobrabilidad y su estabilidad.
Pero antes de entrar en tema valga una aclaración: estabilidad y maniobrabilidad son cuestiones opuestas. En todo diseño hay una “negociación” entre estos dos factores. El que alguien opte por una solución más maniobrable o más estable dependerá lo que va a hacer con la bicicleta, cuán rápido va a rodar, su experiencia como ciclista y otros efectos secundarios más difíciles de explicar en un artículo de estas características.
Dicho esto, vamos al tema punto por punto, aunque en realidad todos los conceptos que explicamos a continuación están íntimamente relacionados entre sí.

Distancia entre ejes
Es la distancia entre los dos centros de los ejes de las ruedas tomada en el piso. O sea la distancia entre las intersecciones de ambas verticales con el piso. Esta distancia está en función del largo del cuadro, del ángulo del caño de frente y del avance de la horquilla. Esta medida, junto con la de la altura del centro de gravedad del conjunto bici/ciclista tiene una influencia decisiva en la estabilidad longitudinal.
Cabe aclarar que nadie diseña una bicicleta desde su distancia entre ejes, ya que se trata de una medida variable, resultado de otros criterios, fundamentalmente los ángulos del caño de asiento y el frente, la extensión del caño superior y su sloping, el avance de la horquilla, el largo de vainas y hasta la altura de la caja pedalera, temas que veremos a continuación.
En general, una bicicleta con una distancia mayor entre ejes será más estable, confortable y adecuada para altas velocidades (aunque si es demasiado larga hará que la bici resulte más difícil de maniobrar e inadecuada para rodar en un pelotón o incluso para rodar con un único compañero). A la inversa, una bicicleta de marcada distancia entre ejes no nos servirá para hacer wheelies y nos protegerá de que en una frenada de emergencia nuestro cuerpo salga despedido por encima del manubrio. Esto puede traducirse en teoría como una mejor capacidad de frenar de golpe.
Una manera de tener una mayor distancia entre ejes es que la bici tenga vainas inferiores más largas.

medidas-del-frente-1Ángulo de frente
Es el ángulo que se forma entre la línea media del caño de frente de la bici con el piso (tomado hacia atrás). Este ángulo influencia la estabilidad de la bici en combinación con el avance de la horquilla, al controlar la tendencia de la rueda a doblar cuando la bici es inclinada por el ciclista.
Un ángulo mayor hace que tengamos que hacer menos esfuerzo, especialmente si hay mucho avance de la horquilla o muy reducido trail. Mientras que un ángulo menor -que afecta la estabilidad a bajas velocidades- necesita mucho avance de la horquilla para compensar.
El ángulo de frente también influye en la distancia entre ejes, lo que afecta la distribución del peso del ciclista. Idealmente, un ciclista deportivo debe tener 45% del peso ciclista+bicicleta sobre la rueda delantera y el restante 55% sobre la rueda trasera. (La distribución del peso es una medida decisiva).
Durante descensos a alta velocidad, una distribución adecuada del peso del ciclista le dará seguridad en los giros. Un exceso de peso en la rueda trasera (común cuando las vainas inferiores son ultra cortas) hace que escalar sentado sea más desafiante, ya que hace más difícil mantener la rueda delantera en contacto con el piso.
A modo de ejemplo, en una bicicleta de pista ese ángulo suele ser de 72.5 a 74º, dependiendo del tamaño del cuadro. En una bici corriente de ruta este ángulo puede variar entre 71 y 74º. Por su parte, las mountain bikes tienden a tener ángulos más relajados, generalmente entre 68 y 71.5º, siempre dependiendo del tamaño del cuadro

Avance
El avance de la horquilla (rake) es la distancia en la perpendicular entre la línea que pasan por en centro de la dirección y la línea que pasa por el centro del eje delantero. O sea, el avance en la perpendicular del centro de la maza con respecto al eje de dirección.
Este avance se puede producir:
– por una curvatura hacia adelante en el tramo inferior de la horquilla,
– adelantando las vainas con respecto a la dirección a la altura de la corona,
– adelantando las puntas de las vainas,
– haciendo que las vainas dejen a la corona en un determinado ángulo con respecto al eje de la dirección, o
– combinando cualquiera de estos métodos.
De manera que el avance depende de la inclinación de las vainas respecto al caño de dirección y también de la longitud de las puntas de la horquilla. Vainas de horquillas rectas pueden tener mucho avance.
El avance de las bicicletas de ruta es generalmente de entre 40 y 55 mm, lo que genera valores de trail de entre 50 a 63 mm.
Adicionalmente, la curvatura hacia adelante en el extremo inferior de la horquilla le suma una cierta suspensión al frente de la bici.

medidas-del-frente-2

Trail
El trail es la distancia tomada en el piso entre la intersección con éste de la línea vertical que pasa por el eje de la dirección y la intersección con el piso de la línea vertical que pasa por el centro del eje de la rueda delantera. Esta medida es considerada positiva si el punto de contacto de la vertical del eje delantero con el piso está atrás del del que produce la línea del eje de la dirección y negativa en caso contrario. Prácticamente todas las bicis, salvo algunas curiosidades mecánicas inmanejables, tiene trail positivo. A modo de ejemplo, algunas carretillas tienen trail negativo, pero son carretillas, no bicis.
El trail, que es función del ángulo de frente, del avance de la horquilla y del diámetro del neumático, puede incrementarse aumentando el diámetro de la rueda, reduciendo el ángulo de frente o reduciendo el avance de la horquilla.
Otra medida de trail utilizada en la construcción de bicicletas es el llamado trail mecánico, que es la distancia tomada en el piso entre la intersección del eje de la dirección con éste y el punto de contacto de la rueda delantera con el piso.
Un elevado trail positivo hace que la bicicleta sea más estable en altas velocidades e inestable y “nerviosa” a baja velocidad. A la inversa, un trail positivo reducido hace que la bicicleta sea más manejable en velocidades bajas y medias (ideal para ascender, por ejemplo) pero muy sensible en altas velocidades, ya que un mínimo giro del manubrio cambia completamente la trayectoria.
Una dirección de ángulo muy relajado (67º, por ejemplo) se combina mejor con una horquilla con más avance, ya que esto reduce el trail. A la inversa, una dirección de ángulo más elevado en número (72º, por ejemplo) será menor nerviosa con una horquilla con menos avance, que aumentará su trail.
Y una última comparación que puede iluminarnos sobre el tema. En el caso de las bicis cruiser (o playeras), sus diseños tienden a un bajo y reposado ángulo de frente y mucho trail. Esto las hace estables y fáciles de balancear en bajas velocidades pero engorrosas de manejar desde el manubrio a altas velocidades. A la inversa, en las bicis de ruta el ángulo de frente está más cerca de la vertical y el trail es notablemente reducido, lo que las hace difíciles de balancear a bajas velocidades y de gran respuesta de maniobra en altas velocidades. (Un trail de 57 mm en una bici de ruta es considerado por muchos como la mezcla ideal entre estabilidad y maniobrabilidad. Un mayor trail es bueno para altas velocidades, pero puede causarnos problemas de poca respuesta a velocidades bajas.)

Sin embargo
Este título no corresponde a una medida, claro, sino que hace referencia a que podríamos prescindir de todo este embrollo de datos si, antes de optar por una bicicleta -sea de la clase que fuera-, la experimentamos rodándola.
– Manejándola lo más lentamente posible,
– andándola a toda velocidad,
– haciendo curvas cerradas,
– haciendo curvas amplias,
– rodándola en eses,
– haciendo todos estos giros a diferentes velocidades,
– intentando un arranque rápido,
– intentando una frenada rápida, y
– probando todo esto en diferentes posiciones en el manubrio.

Es que todos los datos que describimos más arriba no solo son teóricos sino que están interrelacionados, y ninguna información del diseñador -y mucho menos del vendedor del comercio- (salvo los trazos muy gruesos) nos servirá más que la experiencia propia.
Adicionalmente, la configuración del manubrio/stem y del asiento (atrás/adelante) permiten un ajuste fino entre los extremos:
– maniobrabilidad/nerviosa/mucha respuesta y
– estabilidad/indocilidad al manejo/poca respuesta.

Nota publicada en revista Biciclub Nº 243, marzo 2015.

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