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Análisis de la geometría del cuadro

En principio, la bicicleta está formada por ocho caños. Los tres más robustos forman el triángulo principal, las cuatro vainas conforman el triángulo trasero y el octavo es el caño de frente, que cierra el triángulo delantero y contiene al movimiento de dirección.

En esta nota vamos a hablar precisamente sobre el comportamiento de una bicicleta, es decir de su capacidad de reacción, de trepar, de doblar bien en curvas cerradas o rápidas, de transmitir la potencia que generamos a la rueda, etcétera, según la particular geometría con que estén vinculados estos ocho caños.

El resultado que producen los diferentes ángulos con que están instalados estos caños, la distancia entre ejes, el avance de la horquilla, el sloping y otros temas son todas cuestiones muy importantes para el diseño de un cuadro, y si bien no hay una teoría realmente sólida y consensuada al respecto, sí sabemos que hay varios factores que influyen de distinta manera en el manejo.

Caño de frente

Si bien pequeño y aparentemente intrascendente, el caño de dirección es algo fundamental, ya que el ángulo de este caño es determinante en el comportamiento de una bicicleta. Para graficar un poco este tema, imagínense una horquilla con la rueda instalada. Si colocamos la misma en ángulo recto al suelo y tratamos de darle dirección a la rueda, vamos a notar que no tenemos mucho control. Algo muy semejante ocurriría si colocásemos esta misma horquilla paralela al piso (como en una
carretilla) y quisiéramos darle nuevamente dirección. La rueda se tumbaría por completo.

Por eso las carretillas tienen dos manijas para conducirlas. El caño de frente de una bicicleta debe, por tanto, estar instalado con un ligero grado de inclinación con respecto a la vertical. (En el gráfico se trata del ángulo A, que se produce entre la horizontal y la prolongación de la línea del caño de frente hacia el piso.)

Para determinar este ángulo se tienen en cuenta diversos parámetros. En las bicicletas de ruta este oscila entre 72 y 74 grados. En las mountain bikes “normales” (de cross country y multiuso) el ángulo varía de 70 a 71 grados y en las de freeride y descenso hasta 66 a 69. Esta leve diferencia de inclinación nos da mayor docilidad de reacciones. Es decir, en ruta se utilizan ángulos un poco más “verticales” y en mountain más “relajados”. Las primeras bicicletas de pista tenían una inclinación de 78º, lo que les daba máxima verticalidad a la horquilla, algo que se compensa con la inercia rotacional de la rueda delantera.

En suma, si el ángulo de frente es mayor, más inmediata y nerviosa será la dirección y si éste es menor, más dócil, gradual y estable será la misma. Un detalle a tener en cuenta en las bicis de mountain es que al ceder la horquilla de suspensión la bicicleta baja la trompa y momentáneamente el ángulo se modifica hacia la verticalidad.

La bicicleta de ruta tiene ruedas más grandes, y la inercia que generan estas ruedas a altas velocidades es superior a las de una rueda de mountain de menor diámetro. Por ese motivo esta verticalidad no compromete la estabilidad, ya que la mayor inercia contribuye en este caso al buen dominio. En el caso de las mountain bikes a veces este ángulo está todavía más cerrado, ya que se busca compensar la variación que se produce cuando la horquilla cumple todo su recorrido y lo modifica.

Caño de asiento

El segundo ángulo clave es el del caño piantón, donde se introduce el caño de asiento. Este ángulo es muy importante porque afecta la tracción de la rueda trasera, la posición de pedaleo, el reparto de pesos y también el confort de la bicicleta. (En el gráfico, se trata del ángulo B, con eje en el eje de la caja pedalera y que se produce entre la horizontal y la línea central del caño piantón.)

En referencia a la posición de pedaleo, si el ángulo es mayor se favorecerá la potencia (se puede pedalear con más carga y menores revoluciones) y si es más pequeño se facilitará la cadencia de pedaleo y la comodidad. Los ángulos que hacen más vertical al caño piantón generan una mayor transmisión de las vibraciones e irregularidades del terreno al cuerpo, lo cual puede llegar a generar incomodidades en largas distancias.

Sucede también que si el ángulo se abre, puede permitir el diseño de vainas súper cortas y ruedas que se embuten dentro del mismo.

Los ángulos habituales en mountain bikes son de 72 a 73º y en ruteras de 73 a 74º. Sólo en los cuadros para crono o triatlón van desde 76 a 78º. Muy por el contrario, en las playeras, donde se privilegia la comodidad sobre la potencia, este ángulo baja hasta 65º. Un tema importante es que cuando se abre este ángulo también lo hace el del caño de frente, ya que sólo puede haber una diferencia de 2 a 3º entre sí (van casi paralelos).

Vainas inferiores

Las vainas inferiores de una mountain bike genérica miden unos 420 mm, mientras que en ruta no más de 400 mm, salvo en casos extremos como en las bicis de crono, que suelen ser más cortas. A menor longitud de vainas, mayor tracción, o sea mayor transmisión de la fuerza del pedaleo.

El problema es que estas variaciones en la longitud de vainas afectan a la distancia entre ejes, que debe mantenerse dentro de ciertos parámetros, a riesgo de que la máquina se torne impredecible en lo que hace a estabilidad. Una compensación razonable de estas variaciones se logra con el caño superior.

En bicicletas para street mas puro podemos ver vainas mas cortas que las comunes y eso nos aporta mayor maniobrabilidad en trucos y especialmente se nota al hacer un manual ya que el ángulo al que deberemos elevar la bicicleta será mucho menor y también nos será mas fácil elevarla.

Relaciones

La longitud de este caño es lo que determina la posición de manejo del ciclista y que una bicicleta sea más erguida o más aerodinámica. Aquí nos encontramos con el primer gran tema de la geometría de una bicicleta. La distancia entre ejes,  determinada por el largo de las vainas, el largo del caño superior y el avance de la horquilla, son los cuatro factores determinantes para la fabricación de un cuadro, ya que con una buena armonía entre sí se logra que cada objetivo se cumpla.

La distancia entre los ejes es generalmente de 1060 mm en mountain bikes y de 1070 mm en ruta. Es muy difícil encontrar una geometría que tenga menos de un metro de distancia entre ejes. La diferencia en la distancia entre ejes también hace que podamos hacer curvas más cerradas o más abiertas

Otro tema muy importante es que a medida que vamos subiendo en talle de cuadro, o sea alargando el caño piantón, también proporcionadamente se agranda la distancia entre ejes y se modifica el largo del caño superior.

El largo del caño piantón, donde se inserta el caño de asiento, no tiene gran incidencia en el comportamiento de una bicicleta,  si bien el encuentro con el tubo superior es lo que define si el cuadro va a ser tradicional o con sloping (geometría compacta). Un cuadro tradicional tiene el caño superior paralelo al piso y un cuadro con sloping lo tiene inclinado hacia el caño piantón. Se pueden trazar exactamente las mismas geometrías con o sin sloping. Las ventajas del sloping son la de darle mayor rigidez al cuadro y la de generar un punto de gravedad más bajo, que contribuye a la buena maniobrabilidad. Por otro lado al tener el  caño superior bajo, a una distancia de no menos de cuatro dedos de la entrepierna, nuestras “partes” estarán más a  resguardo en algún mal movimiento.

Altura de la caja pedalera

Esta medida, la distancia del piso al centro del eje de la caja pedalera (medida G en la gráfica), por lo general es un poco más reducida que la que hay desde el suelo hasta el centro de las ruedas e incide fundamentalmente cuando se dobla, ya que si es muy baja los pedales tocarán el piso.

En el cuadro que se utiliza para trial esta medida está exageradamente alta, al punto que la caja queda por arriba de la línea que va de un eje al otro, justamente porque se trata de una actividad que se realiza entre piedras y otros obstáculos, donde hay que evitar que toquen la caja y que a su vez los pedales toquen el piso.

Avance de la horquilla

El avance de la horquilla es la distancia entre el punto en que la vertical que pasa por el eje de la rueda delantera contacta con el piso y el punto donde la extensión virtual de la línea central del eje del caño de frente contacta con el piso, medida sobre la horizontal del piso. Esta longitud es exageradamente marcada en las bicicletas antiguas que tienen la horquilla curva hacia delante. Este avance también lo tienen las horquillas con suspensión sólo que está repartido entre el cristo y las orejas donde se sujeta la rueda.

Últimamente se están viendo horquillas rígidas que no tienen aspecto curvo, sino que son rectas y el avance esta compensado también entre sus orejas y su parte superior. Este avance, mayor o menor, es necesario para la buena maniobrabilidad de la bicicleta.

La guerra de los clones

Como para cerrar esta nota habiendo entendido el por qué de algunas cosas claves de la geometría de la bicicleta, vale la pena decir que cuando se diagrama la geometría de un cuadro de mountain bike se tiene muy en cuenta el largo total de la horquilla. Esta medida no tiene por qué ser determinada necesariamente por el recorrido de una horquilla de suspensión, ya que en algunos casos puede suceder que una horquilla de 80 mm de recorrido tiene el mismo largo total que una de 100 mm. Pero en mayores recorridos, en general, tendremos una mayor longitud de la horquilla, por lo que no va cualquier horquilla con cualquier cuadro. De modo que cuando se diseña un cuadro se tiene en cuenta el largo total de la horquilla de suspensión que se va a instalar.

De no respetarse esa norma se modificará radicalmente la maniobrabilidad de la bicicleta e incluso hasta puede verse afectada la seguridad ya que sobrepasando ciertos límites en el largo de horquilla, puede resultar comprometido el caño del frente de la bicicleta al ser expuesto a tensiones y fuerzas para las que no fué diagramado ni construído.

Fuente original: Exact Bikes
Retoques: MardelBike