Por El cuadro es la parte más diferenciadora de cualquier bicicleta. En la actualidad, los fabricantes (ya sea para monturas de ruta como de mountain bike o incluso Gravel) se rodean de componentes del mercado que son compartidos con el resto de marcas, por lo que la única seña de identidad que diferencia a unas marcas de otras son los cuadros. Ya sea por sus arriesgados diseños, procesos de fabricación exclusivos o comportamientos con enfoques diferentes, es ahí donde las marcas echan el resto.
Donde realmente vas a encontrar el alma de cada bicicleta es en el cuadro
Lo que queremos con este “repor” es que tengas una idea lo más aproximada posible de cómo se realiza un cuadro de un modo genérico, ya que actualmente se están desarrollando casi tantas tecnologías de fabricación como fabricantes existen en el mercado.
La fibra de carbono: el material más deseado
En la actualidad, los cuadros más valorados quizás sean los realizados en fibra de carbono. Este material ha logrado aunar una gran resistencia con un peso muy bajo, características ideales para nuestro querido deporte. Posiblemente uno de los grandes inconvenientes que ha tenido haya sido el alto coste, pero que, como suele ocurrir cuando un producto se populariza, está siendo cada vez más asequible.
La fibra de carbono es un material compuesto (no es carbono puro) formado por fibras de entre 10 y 50 micras de diámetro, principalmente por átomos de carbono (contenido mínimo de carbono del 92%), unidos entre sí mediante cristales, ordenadas por un patrón regular hexagonal, insertando estas fibras en una matriz de plástico o polímero (resinas). Entre sus características generales podemos destacar que tiene una muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado, y una baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero.
Genéricamente hablando, podemos clasificar a las fibras de carbono en:
- Alto Módulo de Elasticidad (HM) y Ultra Alto Módulo de Elasticidad (UHM)
- Alta Fuerza de Resistencia (HR) y Super Alta Fuerza de Resistencia (SHR)
La densidad de una fibra implica mayor resistencia y bajo peso aunque menor elasticidad: cuanto mayor es el número de filamentos, aumenta dicha densidad y la resistencia de este tejido. Ese valor nos lo da el factor K, que es el número de minúsculas fibras usadas en cadatrenza (cada factor K equivale a 1000 filamentos).
También podemos encontrar diferentes formas de fibra de carbono, como son la fibra de carbono trenzada, la unidireccional o la más moderna Textreme. Cada fabricante utiliza la que entiende que mejor conviene para las características que busca en un cuadro, la unidireccional para aligerar peso, la trenzada para reforzar zonas propensas a roturas y, en pocos casos , la fibra Textreme de gran resistencia y ligereza.
En la búsqueda de resistencia y ligereza, se están desarrollando cuadros realizados con capas de fibra de carbono unidireccional, añadiendo capas de fibra trenzada (de 1K, 3K,…) con resinas que incluso utilizan técnicas de nanotecnología. En fin, una imparable carrera hacia la perfección.
Fibra de carbono trenzada
Ha sido la más utilizada, siendo desbancada últimamente por la fibra de carbono direccional o unidireccional. Los filamentos de carbono se van entrelazando entre sí a modo de trenza, las cuales nuevamente se entrelazan biaxialmente, creando un tejido firme y resistente. El trenzado que ha venido siendo más utilizado ha sido el 3K. Pero actualmente el trenzado está combinándose con la fibra de carbono unidireccional, empleándose en este caso el trenzado 1K o igualmente el 3K. El trenzado ha ido perdiendo cuota ya que, aunque es muy resistente ante roturas (al ser trenzada, soporta las fuerzas que vienen en distintos sentidos), su resistencia a la tracción es menor que en el unidireccional, cualidad imprescindible para los cuadros.
Fibra de carbono unidireccional
La fibra de carbono unidireccional (UD) es la que dispone todos sus filamentos en la misma dirección (y no entrelazándose). El carbono tiene una gran resistencia en la dirección de sus fibras, por lo que si realizamos el cuadro disponiéndolas en la dirección de las fuerzas a las que será sometido, conseguiremos una gran resistencia sin necesidad de emplear mucho material. Así que de esta manera podemos deducir que una de las ventajas con respecto a la fibra de carbono trenzada es el peso. Otra característica es que con esta técnica podemos adoptar formas más complejas que con la trenzada. La fibra de carbono UD es extremadamente resistente a las fuerzas de tracción (la fuerza viene solo en una dirección, que es hacia donde se orientan sus fibras), pero no tanto a las de compresión (las fuerzas vienen por distintos sitios), por eso la opción de combinarla con la trenzada está cogiendo adeptos.
Textreme
Como podéis observar, cada vez se va perfeccionando e investigando más y más, la evolución no tiene límites, y muestra de ello es la utilización de fibras de carbono Textreme. Está patentada por la marca sueca Oxeon, y su fundamento consiste en sustituir los hilos de fibra por cintas (Spread Tow), lo que significa que en la misma superficie o área encontramos una mayor concentración de carbono (y disminución de resina), aumentando la rigidez. Estas cintas son entrelazadas (a modo de fibra trenzada), consiguiendo una gran resistencia, sustituyendo con una capa de Textreme dos y hasta tres de carbono unidireccional. Con ello se consigue un ahorro aproximado del 20% de material.
TORAYCA
No podemos dejar de hablar del mayor fabricante de fibra de carbono que existe, ya que provee a multitud de fabricantes de cuadros del mundo. Hablar de fibras de carbono Toray es sinónimo de calidad. Las series de fibra de carbono de Toray más utilizadas en la industria ciclista son la T. Son las fibras de alto módulo, las cuales se apellidan con una numeración de centenas, siendo las más utilizadas la T700 o la T800, aunque ya hay cuadros en los que se están empleando fibras T1000 (poseen una resistencia a la tracción un 30% mayor que las T700 y un 15% mayor que las T800).
Tipos de construcción
Construcción tradicional (tubo a tubo)
El método de construcción de un cuadro en fibra de carbono que se ha venido utilizando hasta bien poco ha sido mediante la unión de los tubos principales con láminas de fibra de carbono (lo que se ha llamado ‘tubo a tubo’), sobre un molde. De esta manera, la única forma de conseguir una estructura resistente y uniforme era con la aportación de material y más material, con el consiguiente incremento en peso.
Pero como todo evoluciona, hoy en día , a los diseños enteramente informatizados, se suman técnicas de fabricación y montajes realmente espectaculares, como a continuación detallaremos.
Construcción monocasco
La técnica más usada en la actualidad y que proporciona los mejores resultados es la construcción monocasco. Sobre una plantilla o “esqueleto” interno de una parte concreta del cuadro (el triángulo principal, el posterior, etc) se van adhiriendo láminas de carbono, generalmente unidireccionales, en los sentidos necesarios para asegurar la rigidez deseada (se llegan a utilizar hasta 600 capas de carbono en diversas orientaciones) Esta especie de plantilla o “esqueleto” se introduce en un molde que será comprimido e introducido al proceso de horneado y succión de las posibles burbujas. De esta manera se consigue que la parte en cuestión se haya realizado de una sola vez y en una sola pieza, consiguiendo que cada tubo “conecte” con el siguiente con fibras continuas en todas las juntas críticas. Se logra de esta manera mayor resistencia a cambio de menos peso.
Las plantillas o “esqueletos” que se utilizan pueden ser de distintos materiales. Desde los más primitivos y básicos como fueron los de madera, hoy podemos encontrarlos realizados en poliestireno o poliuretano que desaparecen con el horneado, silicona, bolsas inflables, etc.
Construcción por fusión
Es una tecnología relativamente moderna en la que los tubos se unen mediante el devanado y co-moldeado de los filamentos. Este proceso es muy complejo, ya que deben entrelazarse a mano los tubos para luego volver a moldear la zona mediante calor y alta presión, con el fin de unificar el punto de empalme. De esta forma se obtiene un acoplamiento más fuerte y ligero que con el moldeado tradicional.
Construcción con nano tecnología
En la continua búsqueda de la perfección, a día de hoy son muchos los fabricantes que están incorporando la nano tecnología en la fabricación de los cuadros con fibra de carbono. Esta forma de construir consiste en la reducción de resina en la aplicación a la fibra de carbono, incorporando micropartículas o nanotubos de carbono, que actúan como soportes en miniatura, reforzando las capas de composite. Esto implica ,por una parte, un menor uso de resinas ,y por otra, un incremento, que llega en algunos casos al 14-15%, en la resistencia a los impactos.
Pruebas de los cuadros
Los cuadros de carbono pasan infinidad de pruebas antes de tenerlos en nuestras manos para exprimirlos. Un fallo en un cuadro podría tirar al traste años y años de trabajo, por no decir la mala reputación que adquiriría el fabricante, que supondría un desastre comercial.
Aunque cada marca, a modo de diferenciación, tiene un procedimiento determinado para los test que realizan a sus cuadros, de un modo general podemos afirmar que se realizan más de 15 pruebas de test, en las que se incluyen pruebas de fatiga, carga, resistencia y potencia. Por ejemplo, para comprobar la rigidez de la caja del eje de pedalier, se aplican pesos a la biela y la cadena, midiendo la deflexión resultante, o para medir la rigidez del cuadro a lo largo de toda su longitud se aplican fuerzas en una barra insertada en el tubo de dirección. E incluso se realizan pruebas para comprobar la comodidad del cuadro, aplicando una carga en la parte superior de la tija del sillín, midiendo la deflexión obtenida. Las pruebas de fatiga también son esenciales, aplicando repetidamente fuerzas definidas con precisión, teniendo que superar en muchos casos cifras superiores a 100.000 ciclos. También se están generalizando las pruebas de resistencia ante impactos.
Algunas marcas, no contentas con sus propias pruebas, envían sus cuadros a laboratorios externos (uno de los más conocidos es el alemán EFBe) donde muchos fabricantes acuden para obtener una opinión neutral.
