doble suspensión de 26’’ y 29’’Orbea Occam 29'' digitalizada ..... 39 Figura 41...
Transcript of doble suspensión de 26’’ y 29’’Orbea Occam 29'' digitalizada ..... 39 Figura 41...
I
Comparativa de bicicletas de montaña de
doble suspensión de 26’’ y 29’’
Proyecto
Presentado para optar al Grado en
Ingeniería de Tecnologías Industriales por
Imanol Areizaga Ugarte
bajo la supervisión de
Sergio Ausejo
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
II
Índice
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1
1.1 LA EVOLUCIÓN DE BICICLETAS DE MONTAÑA ......................................... 1
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO .............................................................................. 3
3. SISTEMAS DE SUSPENSIÓN TRASERA DE UNA BICICLETA DE MONTAÑA ... 4
3.1 CONCEPTOS DE BICICLETAS DE DOBLE SUSPENSIÓN .......................... 4
3.1.1 Leverage ratio .......................................................................................... 4
3.1.2 Anti-squat ................................................................................................ 5
3.1.3 Anti-diving ................................................................................................ 6
3.1.4 SAG ......................................................................................................... 7
3.1.5 SAG dinámico .......................................................................................... 7
3.2 SISTEMAS DE SUSPENSIÓN TRASERA ...................................................... 8
3.2.1 Punto de pivote virtual (vpp) ................................................................... 8
3.2.2 Monopivote .............................................................................................. 8
3.2.3 Monopivote articulado .............................................................................. 9
3.2.4 Amortiguador flotante .............................................................................. 9
3.2.5 Horst link ............................................................................................... 10
3.2.6 Active Bracking Pivot (ABP) ................................................................... 10
4. COMPARACIÓN DE BICICLETAS DE 26’’, 27,5’’ Y 29’’ ...................................... 11
4.1 PARÁMETROS DE RENDIMIENTO ............................................................. 11
4.1.1 Estabilidad ............................................................................................. 11
4.1.2 Peso ...................................................................................................... 12
4.1.3 Aceleración ............................................................................................ 13
4.1.4 Inercia.................................................................................................... 15
4.1.5 Ángulo de ataque .................................................................................. 17
4.1.6 Superficie de contacto ........................................................................... 19
4.1.7 Velocidad ............................................................................................... 21
4.2 ASPECTOS SUBJETIVOS ........................................................................... 23
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
III
5. ADAPTACIÓN DE LOS PARÁMETROS PARA INTRODUCIR AL SOFTWARE
ADVANCED DYNAMICS MODELOS DE 29’’ ............................................................. 24
5.1 CÓMO AÑADIR LA BICICLETA OCCAM 29 AL SOFTWARE DISUSBI ....... 27
5.2 ACTUALIZAR EL ARCHIVO CrearBike.m .................................................... 27
5.3 PUESTA A PUNTO LA BICICLETA ORBEA OCCAM 29’’ ............................ 28
5.3.1 Presión del aire del amortiguador .......................................................... 28
5.3.2 Presión del aire de la horquilla ............................................................... 29
6. COMPARACIÓN DE LA BICICLETA OCCAM 26’’ Y 29’’ CON ADVANCED
DYNAMICS ................................................................................................................. 30
6.1 PARÁMETROS DE RENDIMIENTO ............................................................. 30
6.1.1 Estabilidad ............................................................................................. 30
6.1.2 Peso ...................................................................................................... 31
6.1.3 Aceleración ............................................................................................ 31
6.1.4 Inercia.................................................................................................... 31
6.1.5 Velocidad ............................................................................................... 32
6.1.6 Ángulo de ataque .................................................................................. 33
6.1.7 Superficie de contacto ........................................................................... 35
6.2 TABLA DE RESULTADOS ........................................................................... 37
7. INFLUENCIA DE LA DIGITALIZACIÓN DE UNA BICI EN LOS RESULTADOS .. 38
8. OPTIMIZACIÓN DE LA ORBEA OCCAM 29’’ ...................................................... 41
9. DISCUSIÓN ......................................................................................................... 46
10. CONCLUSIONES ................................................................................................ 49
11. FUTURO TRABAJO ............................................................................................ 50
12. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 51
13. ANEXO ................................................................................................................ 52
13.1 EQUIVALENCIAS DESARROLLO 26’’, 27,5’’ y 29’’ ...................................... 52
13.2 GUÍA RÁPIDA PLOTDIGITIZER .................................................................. 53
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
IV
Índice de figuras
Figura 1 Comienzos del MTB en los años 70 ................................................................ 1
Figura 2 MTB en la actualidad ...................................................................................... 1
Figura 3 Explicación del Leverage Ratio ....................................................................... 4
Figura 4 Leverage Ratio de Orbea Occam 26’’ y 29’’ .................................................... 5
Figura 5 Posiciones de fuerza en el pedal .................................................................... 5
Figura 6 Fuerzas en un pedal ....................................................................................... 6
Figura 7 SAG del amortiguador trasero......................................................................... 7
Figura 8 SAGde la suspension delantera ...................................................................... 7
Figura 9 Punto de pivote virtual .................................................................................... 8
Figura 10 Monopivote ................................................................................................... 8
Figura 11 Monopivote articulado ................................................................................... 9
Figura 12 Sistema de amortiguación trasera de la Orbea Occam 29'' (Monopivote
articulado)
Figura 13 Amortiguador flotante .................................................................................... 9
Figura 14 Horst link ..................................................................................................... 10
Figura 15 Active Bracking Pivot .................................................................................. 10
Figura 16 Orbea Occam 26’’ a la derecha y Orbea Occam 29 a la izquierda .............. 11
Figura 17 La diferencia de peso de las ruedas............... Error! Bookmark not defined.
Figura 18 La aceleración de las bicicletas de 26’’, 27.5’’ y 29’’ .................................... 13
Figura 19 Cálculo de aceleración ................................................................................ 14
Figura 20 Inercia de las bicicletas de 26’’, 27,5’’ y 29’’ ................................................ 15
Figura 21 Ángulo de ataque de las bicicletas de 26, 27,5 y 29 .................................... 17
Figura 22 Cálculo del ángulo de ataque ...................................................................... 17
Figura 23 Ángulo de ataque según el tamaño de rueda y la altura del escalón ........... 17
Figura 24 Cálculo de fuerza para subir un escalón ..................................................... 18
Figura 25 Fuerza que tiene que hacer la rueda delantera para subir el escalón ......... 18
Figura 26 Superficie de contacto neumático-suelo con tamaño de rueda de 26’’, 27,5’’
y 29’’ ........................................................................................................................... 19
Figura 27 Huella del neumático de la rueda de 26'' y 29'' ............................................ 20
Figura 28 Ajuste del SAG del amortiguador trasero .................................................... 28
Figura 29 Ajuste del SAG de la horquilla..................................................................... 29
Figura 30 Comparación de la estabilidad .................................................................... 30
Figura 31 Pendiente 1% Desarrollo 42x11.Bicicleta 26’’ cadencia 74,7 rpm y bicicleta
29’’ cadencia 68 rpm ................................................................................................... 31
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
V
Figura 32 Velocidad del eje del pedalier en pendiente de 10 % con desarrollo 24x32 y
cadencia 75,5 rpm ...................................................................................................... 32
Figura 33 Velocidad del eje del pedalier en suelo horizontal con desarrollo 42x11 y
cadencia 68 rpm ......................................................................................................... 32
Figura 34 Velocidad paso por escalón de 10 cm sin pedalear. ................................... 33
Figura 35 Acortamiento del amortiguador trasero al subir un escalón de 10 cm ......... 34
Figura 36 Distancia recorrida paso por cuatro baches de 6x12cm .............................. 34
Figura 37 Penetración del neumático trasero en suelo horizontal ............................... 35
Figura 38 Penetración del neumático trasero en pendiente de 10% ........................... 35
Figura 39 Pérdida de contacto al bajar un escalón de 40 cm ...................................... 36
Figura 40 Acortamiento del amortiguador trasero en la bicicleta Orbea Occam 29'' y
Orbea Occam 29'' digitalizada .................................................................................... 39
Figura 41 Acortamiento del amortiguador de la horquilla delantera en la bicicleta Orbea
Occam 29'' y Orbea Occam 29'' digitalizada en suelo horizontal, ciclista 75 kg,
cadencia 66,8, desarrollo 42x11. ................................................................................ 39
Figura 42 Variación del acortamiento del amortiguador trasero en plato y piñón
mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6% .......................... 42
Figura 43 Variación de la velocidad del amortiguador trasero en plato y piñón mediano
para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6%......................................... 42
Figura 44 Variación de la aceleración del sillín en plato y piñón mediano para un
ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6% ..................................................... 43
Figura 45 Variación del acortamiento del amortiguador trasero en plato pequeño y
piñón grande para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6% ................... 44
Figura 46 Ventas de bicicletas en 2013. Datos AMBE. ............................................... 46
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
VI
Índice de tablas
Tabla 1 Masa de los componentes de la bicicleta en Kg. Ciclista de 75 kg. ................ 12
Tabla 2 La fuerza necesaria para misma aceleración desde reposo, para diferente
tamaño de ruedas. ...................................................................................................... 13
Tabla 3 Inercias de los componentes de las ruedas ................................................... 15
Tabla 4 Energía cinética del cilindro y cuadro ............................................................. 16
Tabla 5 Fuerza para subir distintos tamaños de escalones ......................................... 18
Tabla 6 Velocidad de las bicicletas de 26 y 29’’ según el desarrollo ........................... 21
Tabla 7 Cadencia para una determinada velocidad .................................................... 22
Tabla 8 Potencia del ciclista en la bicicleta de 26'', 27,5'' y 29'' ................................... 22
Tabla 9 Parámetros de los archivos calculos_occam29.m y calculos_occamS30.m ... 24
Tabla 10 Parámetros de los archivos rueda29_datos.m y ruedas26_datos.m ............ 25
Tabla 11 Parámetros de los amortiguadores traseros ................................................. 25
Tabla 12 Parámetros de los archivos Orbeaccam29_datos.m y
OrbeaoccamS30_datos.m .......................................................................................... 26
Tabla 13 Potencia de máxima y mínima de las bicicletas de 26’’ y 29’’ ....................... 36
Tabla 14 Velocidad inicial y final al de la bicicletas de 26’’ y 29’’ al subir un escalón de
10 cm .......................................................................................................................... 33
Tabla 15 Acortamiento del amortiguador trasero en la bicicleta de 26’’ y 29’’ al subir un
escalón de 10 cm ........................................................................................................ 33
Tabla 16 Penetración del neumático en un suelo horizontal y pendiente de 10 % (m) 36
Tabla 17 Pérdida de contacto al bajar un escalón de 40 cm ....................................... 36
Tabla 18 Tabla resultados .......................................................................................... 37
Tabla 19 Medidas obtenidas con PlotDigitizer y por Orbea ......................................... 38
Tabla 20 Comparación del acortamiento del amortiguador trasero en plato y piñón
mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6 % ......................... 43
Tabla 21 Comparación de la velocidad del amortiguador trasero en plato y piñón
mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6 % ......................... 43
Tabla 22 Comparación de la aceleración del sillín en plato y piñón mediano para un
ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6% ..................................................... 44
Tabla 23 Ranking Mundial del Cross-Country ............................................................. 46
Tabla 24 Porcentaje de ventas MTB en 2012 y 2013 .................................................. 47
Tabla 25 Equivalencia de numero de dientes en el plato de la bicicleta de 29’’ .......... 52
Tabla 26 A la izquierda, comparación de velocidades (m/s) y a la derecha comparación
de cadencia (rpm) ....................................................................................................... 52
Capítulo 1 Introducción
1
1. INTRODUCCIÓN
1.1 LA EVOLUCIÓN DE BICICLETAS DE MONTAÑA
La historia de la bicicleta de montaña es bastante reciente. En los años 70
empezaron en EEUU a bajar por los montes con las bicicletas que disponían,
principalmente de bicicletas de paseo, y es en esos años cuando empezaron con las
primeras mejoras para adaptarse al terreno montañoso. Jóvenes con espíritu
aventurero y con ganas de nuevas emociones como Marc Vendetti y Joe Breeze
fueron los primeros que se atrevieron a bajar por el monte con las bicicletas creando
así otra modalidad del ciclismo, el Mountain Bike. En su inicio (Figura 1) bajaban con
bicis de carretera pero enseguida empezaron a realizar mejoras en sus garajes.
El primer cambio fueron los neumáticos, siendo más anchos y con tacos para
tener un mejor agarre. Luego se diseñó el cuadro para tener una mejor estabilidad.
Más tarde llegó uno de los hitos en cuanto al diseño de la bicicleta, las horquillas con
suspensiones. Fue un significativo avance para mejorar el confort del ciclista frente al
suelo rocoso del monte. Con esto también llegó el amortiguador trasero aumentando el
confort y aportando estabilidad y mejora en conducción permitiendo mayores
velocidades en bajada con mayor seguridad. Y ahora (Figura 2) estamos ante el
cambio del tamaño de ruedas.
En los pocos años de este deporte podemos apreciar grandes avances en el
diseño de la bicicleta. También tenemos que mencionar el avance del sistema de
cambios y de frenos que nos han facilitado el esfuerzo en pendientes empinadas y nos
Figura 1 Comienzos del MTB en los años 70 Figura 2 MTB en la actualidad
Introducción La evolución de bicicletas de montaña
2
han aportado mayor seguridad a la hora de tener que frenar en curvas sin perder el
equilibrio.
En el mercado actual a veces ocurre que se realizan pequeñas mejoras para
que el producto quede antiguo y sentir la necesidad de adquirir el último modelo. En
este caso también hay gente que cree que este cambio en el tamaño de las ruedas es
puro marketing. En este proyecto analizaremos las diferencias que aportan las ruedas
de 29" y veremos si realmente hay una mejora considerable.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
3
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo general de este proyecto se divide en dos partes; por un lado,
comparar las bicicletas de doble suspensión de 26’’ y 29’’ de una forma objetiva, y por
otro, optimizarla eficiencia del pedaleo de la bicicleta Orbea Occam 29’’. Analizando de
forma objetiva las ventajas y desventajas de cada una de las bicicletas y ver cómo
responden en diversas situaciones ya sea en llano, en pendiente, bajando y subiendo
un escalón o pasando por baches. De esta forma transformaremos las sensaciones de
los ciclistas en números.
La primera parte del proyecto se divide en los siguientes objetivos parciales:
1. Analizar las ventajas y desventajas de una bicicleta de 29’’ haciendo un
análisis matemático manual.
2. Mejorar el Software añadiendo a la base de datos una bicicleta de 29’’.
3. Analizar con el programa Advanced Dynamics las ventajas y
desventajas estudiadas de forma teórica anteriormente.
La segunda parte, con el software mejorado, consta de:
4. Optimizar con el Software la cinemática del cuadrilátero trasero de la
bicicleta añadida en la primera parte del proyecto. El objetivo es mejorar
en la eficiencia de pedaleo.
Capítulo 3 Sistemas de suspensión trasera de una bicicleta de montaña
4
3. SISTEMAS DE SUSPENSIÓN TRASERA DE UNA
BICICLETA DE MONTAÑA
3.1 CONCEPTOS DE BICICLETAS DE DOBLE
SUSPENSIÓN
A la hora de diseñar bicicletas de doble suspensión hay que tener en cuenta las
distintas variables que afectan al funcionamiento de la suspensión trasera. Estas
variables como el Leverage Ratio, Anti-squat, Anti-Dive y los sistemas de suspensión
trasera afectan a la eficiencia de pedalada.
3.1.1 Leverage ratio
A la hora de diseñar la suspensión trasera de una bicicleta uno de los aspectos
a tener en cuenta es la capacidad de manipular la fuerza que ejerce la rueda trasera,
con los impactos de los baches, al cuadro de la bici. Para ello se han diseñado
diferentes cuadriláteros articulados con el objetivo de conseguir un Laverage Ratio
(LR) adecuado.
LR hace referencia a la distancia recorrida verticalmente de la rueda trasera
respecto al acortamiento del amortiguador. En los diseños actuales el valor de LR está
alrededor de 2 o 3. Por ejemplo, si la rueda recorre 120 mm verticalmente y el
amortiguador encoge 40 mm el LR es 3. Un LR menor significa que la sensación del
terreno es mayor que con un LR mayor. Esto es, si LR es 1 el amortiguador se
comporta como si fuera completamente rígido y no absorbería los baches aumentando
así la sensación del terreno. Al contrario, si LR fuera 3 el amortiguador absorbería más
los impactos y la sensación del terreno disminuiría.
Cuando la rueda trasera pasa por
un bache el punto A (Figura 3) recorre una
distancia en el sentido horario ejerciendo
una fuerza en el punto C y comprimiendo el
amortiguador. Por lo que LR será la
distancia recorrida del punto A entre la
distancia recorrida del punto C.
Figura 3 Explicación del Leverage Ratio
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
5
0 20 40 60 80 100 120
2.1
2.15
2.2
2.25
2.3
2.35
2.4
2.45
2.5
2.55
Wheel travel (mm)
Le
ve
rag
e R
atio
En la Figura 4 se compara el LR de la bicicleta Orbea Occam 26’’ y 29’’. Vemos
que cuanto mayor es el recorrido de la rueda mayor es la diferencia de la LR en estas
dos bicicletas.
3.1.2 Anti-squat
El Anti-Squat es la eficiencia de los sistemas de suspensión. En la eficiencia
del sistema de suspensión tienen influencia directa estos factores: El desarrollo, el
SAG, la altura del Centro de Gravedad y la distancia entre ejes. Para entender el
significado de Anti-Squat tenemos que saber cómo influye el Squat.
Cuando pedaleamos ejercemos una fuerza oscilante sobre los pedales (Figura
6). Esto se debe a que en todo el recorrido de la pedalada (Figura 5) no hacemos la
misma fuerza. Está claro que la mayor fuerza ejercemos cuando la biela está en la
posición horizontal, por lo que aplicamos la máxima fuerza cada vez que pasa una de
las bielas por la horizontal. Se puede aproximar la fuerza en función de la posición de
la biela. Por lo que al variar la fuerza a lo largo del tiempo quiere decir que hay una
aceleración.
Figura 5 Posiciones de fuerza en el pedal
Figura 4 Leverage Ratio de Orbea Occam 26’’ y 29’’
Capítulo 3 Sistemas de suspensión trasera de una bicicleta de montaña
6
Cuando se da una aceleración el reparto de peso del ciclista sobre las dos
ruedas varia. Y esta fuerza hace que se comprima el amortiguador. Resumiendo, en
cada pedalada se da una pequeña aceleración que ejerce una fuerza que comprime el
amortiguador. A esta fuerza se le llama Squat Force.
Esta fuerza se transmite a través de una cadena a la rueda trasera el cual
ejerce otra fuerza que intenta expandir el amortiguador, Anti-Squat. El Anti-Squat es la
fuerza que contrarresta la fuerza de Squat. El Anti-Squat se emplea relacionando las
dos fuerzas. Para tener un balanceo nulo necesitamos que las dos fuerzas sean
iguales.
Como la fuerza de los pedales es transmitida por la cadena tenemos que tener
en cuenta el desarrollo que estamos utilizando porque variara la fuerza ejercida en el
amortiguador.
Debido a esto los fabricantes de las bicis se centran en optimizar en un plato
porque es imposible que en todos los platos sea óptimo.
3.1.3 Anti-diving
El efecto Anti-Diving ocurre cuando frenamos y la distribución del peso de
nuestro cuerpo cambia entre las dos ruedas. Esto se debe a que cuando frenamos y
bajamos la velocidad, la inercia del cuerpo hace que la rueda delantera soporte más
peso. Al mismo tiempo se genera una fuerza en la horquilla que se opondrá. Si se
anulan las dos fuerzas obtendremos un comportamiento Anti-Dive del 100% con el que
la horquilla se mantendrá igual. Cuanto menor sea el porcentaje más se comprimirá la
horquilla.
Figura 6 Fuerzas en un pedal
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
7
3.1.4 SAG
El SAG de una suspensión es el prehundimiento de la suspensión delantera
(Figura 8) o del amortiguador trasero (Figura 7) teniendo en cuenta diferentes factores
como el peso del ciclista, tipo de terreno, etc. Es el porcentaje del recorrido total del
amortiguador que se comprime. Es muy importante el ajuste para que las
suspensiones amortigüen las irregularidades del suelo tanto como agujeros o piedras.
Con un ajuste bueno del SAG el amortiguador tendrá un margen de extensión cuando
pase por un agujero y se comprimirá al pasar por encima de piedras o ramas
manteniendo al ciclista en la misma altura.
3.1.5 SAG dinámico
El SAG dinámico es el acortamiento de la suspensión cuando el ciclista está
pedaleando. Debido a las fuerzas del pedaleo el amortiguador se comprime y se
extiende perdiendo la eficacia en el pedaleo.
Figura 8 SAG de la suspension delantera
Figura 7 SAG del amortiguador trasero
Capítulo 3 Sistemas de suspensión trasera de una bicicleta de montaña
8
3.2 SISTEMAS DE SUSPENSIÓN TRASERA
Actualmente existen diversos sistemas de suspensión trasera en el mercado. El
sistema de suspensión trasera de la bicicleta Orbea Occam 29’’ que vamos a analizar
más adelante es el monopivote articulado.
3.2.1 Punto de pivote virtual (vpp)
Como observamos en la Figura 9 las vainas y los tirantes forman una única
pieza rígida que se une al triangulo delantero mediante dos bieletas que giran en
sentido contrario. No hay un pivote principal sobre el que gira el triángulo rígido,
cambia de lugar en función de la compresión de la suspensión.
3.2.2 Monopivote
Consiste en un basculante de una pieza que pivota alrededor de una
articulación y comprime directamente el amortiguador (Figura 10). Es uno de los
sistemas más sencillos por las pocas articulaciones y elementos que contiene.
Figura 9 Punto de pivote virtual
Figura 10 Monopivote
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
9
3.2.3 Monopivote articulado
Este sistema es parecido al Monopivote pero con más articulaciones. El
funcionamiento consiste en un basculante que gira alrededor de un único pivote y
ejerce la fuerza en el amortiguador indirectamente mediante una bieleta (Figura 11 y
12).
3.2.4 Amortiguador flotante
El amortiguador no está sujeto al cuadro principal, sino que se mueve con el
propio sistema (Figura 13). El cuadrilátero trasero está sujeto al triángulo principal y
este puede comprimir y extender el amortiguador por ambos extremos.
Figura 11 Monopivote articulado
Figura 13 Amortiguador flotante
Figura 12 Sistema de amortiguación trasera de la Orbea Occam 29''
(Monopivote articulado)
Capítulo 3 Sistemas de suspensión trasera de una bicicleta de montaña
10
3.2.5 Horst link
El basculante tiene varias articulaciones. El pivote está ubicado en la vaina. No
existe un brazo rígido entre el pivote principal y el eje de la rueda trasera. De esta
manera la rueda trasera es más independiente (Figura 14).
3.2.6 Active Braking Pivot (ABP)
El funcionamiento de este sistema es parecido al sistema Monopivote
Articulado porque no hay articulación entre el eje de la rueda trasera al pivote principal
(Figura 15). La diferencia está que en este sistema la articulación trasera se sitúa
concéntrica al eje de la rueda trasera. Esto minimiza la interacción con la frenada y la
pedalada.
Figura 14 Horst link
Figura 15 Active Braking Pivot
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
11
4. COMPARACIÓN DE BICICLETAS DE 26’’, 27,5’’ Y 29’’
La bicicleta de 26'' es la medida más extendida hasta el momento, pero las
bicicletas de 27,5'' y 29'' van entrando en el mercado y están comiendo el terreno a las
bicis de 26’’. Es un tema que genera muchos debates entre los aficionados al mundo
del Mountain Bike y hay diversas opiniones al respecto según la experiencia de los
usuarios. Por ello en este capítulo nos centraremos en las diferencias entre estas
bicicletas realizando un análisis objetivo.
4.1 PARÁMETROS DE RENDIMIENTO
4.1.1 Estabilidad
En el diseño del cuadro de las bicicletas de 29’’ se ha mantenido la distancia
entre el punto del eje pedalier y el suelo (Figura 16). Debido a esto, el punto del eje del
pedalier se sitúa por debajo de la línea horizontal de los ejes de las ruedas aportando
mayor estabilidad al ciclista. En la bicicleta de 29’’ este punto se sitúa a 44 mm por
debajo del eje de las ruedas mientras que en la bicicleta de 26’’ está a 12 mm por
debajo.
Figura 16 Orbea Occam 26’’ a la derecha y Orbea Occam 29 a la izquierda
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
12
4.1.2 Peso
El peso de la bicicleta aumentará debido al aumento del diámetro de las
ruedas (Figura 17). Mayor diámetro significa radios más grandes y una cubierta mayor.
El diseño del cuadro está obligado a cambiar y aumenta en tamaño. En la Tabla 1 se
muestran las diferencias de peso. Hemos partido de la información del peso del cuadro
y lo hemos interpolado a cada uno de los elementos del cuadro. En el caso de los
pesos de los componentes de la rueda nos lo ha proporcionado Orbea.
Figura 17 La diferencia de peso de las ruedas
En la Tabla 1 vemos que la diferencia de masa en el cuadro es de 6 % mayor
en el cuadro de la bicicleta de 27,5’’ y 9 % en la de 29’’. Y respecto a las ruedas 3,1 %
y 6,87 %. Pero el peso real que tenemos que mover cuando pedaleamos es el peso
del conjunto bicicleta-ciclista y en este caso la diferencia de masa es mucho menor. En
la bicicleta de 27,5’’ es 0,91 % más y en la bicicleta de 29’’ 1,36 %. Por lo que el peso
aumenta pero no penaliza significativamente, porque el mayor peso del conjunto
Ciclista-Bicicleta es el peso del ciclista.
26’’ 27,5’’ 29’’ 26’’ 27,5’’ 29’’
Cuadro [kg] 1,423 1,50838 1,55107 100% 106,00% 109,00%
Llanta [kg] 0,45 0,465 0,495 100% 103,33% 110,00%
Neumático [kg] 0,89 0,945 1 100% 106,18% 112,36%
Masa Total Ruedas [kg] 2,25691 2,32691 2,41191 100% 103,10% 106,87%
Masa Bicicleta [kg] 13,38 14,1828 14,5842 100% 106,00% 109,00%
Masa conjunto Bicicleta-Ciclista [kg] 88,38 89,18 89,58 100% 100,91% 101,36%
Tabla 1 Masa de los componentes de la bicicleta en Kg. Ciclista de 75 kg.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
13
4.1.3 Aceleración
En cuanto a la aceleración, a mayor tamaño de rueda peor capacidad de
aceleración (Figura 18). Al ser una bicicleta más grande el peso como hemos dicho
antes será mayor, por lo que en una bicicleta de 29’’ hay que hacer más fuerza para
arrancar si queremos obtener la misma aceleración que en las bicicletas de 26’’ y
27,5’’ (ecuación 1).Calculamos la fuerza de aceleración partiendo de reposo a partir de
la Figura 19.
Tabla 2 La fuerza necesaria para misma aceleración desde reposo, para diferente tamaño de ruedas.
En la Tabla 2 podemos ver que considerando un desarrollo equivalente para
que las tres bicis (ver el anexo), a la misma cadencia, rueden a la misma velocidad, el
ciclista (75 kg) con la bicicleta de 29’’ tiene que ejercer un 3.21 % de fuerza mayor en
los pedales para arrancar desde el instante de reposo para obtener la misma
aceleración. Se ha calculado a partir de la Figura 19 y las ecuaciones mostradas.
26’’ 27,5’’ 29’’
Masa(Ciclista-Bicicleta) [kg] 88,38 89,18 89,58
Aceleración [m/s2] 0,5 0,5 0,5
Fuerza [N] 157,44 159,92 162,21
% de fuerza 100% 101.57% 103,03%
Figura 18 La aceleración de las bicicletas de 26’’, 27.5’’ y 29’’
(1)
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
14
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Figura 19 Cálculo de aceleración
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
15
4.1.4 Inercia
Aumentando el tamaño de las ruedas estamos aumentando el radio de la rueda
y también el peso (Figura 20). Esto conlleva a un aumento de la inercia (Tabla 3). En
las ecuaciones 8, 9 y 10 se muestra cómo se calculan las inercias de la llanta, del
neumático y de los radios.
.
Tabla 3 Inercias de los componentes de las ruedas
(8)
(9)
(10)
Rueda 26’’ 27,5’’ 29’’
Llanta [ 0,0352 0,0397 0,048
Neumático [ 0,0928 0,1063 0,1256
Radio [ 0,000821 0,004 0,001
Inercia Total rueda delantera [ 0,129 0,150 0,17
Inercia Total rueda trasera [ 0,129 0,150 0,175
100% 116% 135%
Figura 20 Inercia de las bicicletas de 26’’, 27,5’’ y 29’’
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
16
La inercia se refleja en la energía cinética del cuerpo. En nuestro caso el eje de
rotación no está fijo en el espacio (movimiento de rodadura). La energía cinética total
del cilindro rodante se calcula con la ecuación 11, 12 y 13.
(11)
(12)
(13)
M Masa del conjunto de la rueda
R Radio de la rueda
La Tabla 4 muestra el aumento de la energía cinética con el aumento de
diámetro de rueda. Un tamaño de rueda mayor nos aportará más energía y
mantendremos más fácil la velocidad. Esto nos afectará al frenar, necesitaremos hacer
más fuerza.
Energía cinética 26’’ 27,5’’ 29’’
Cilindro rodante 58,70 67,584 77,05
Cuadro [J ] 528,72 560,44 576,31
Total [J ] 587,43 628,03 653,36
100% 107% 111%
Tabla 4 Energía cinética del cilindro y el cuadro
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
17
4.1.5 Ángulo de ataque
El ángulo de ataque se refiere al ángulo con el que afronta la rueda el
obstáculo (Figura 22). Se mide trazando una recta desde el apoyo de la rueda en el
suelo y el contacto de la rueda con el obstáculo. Este ángulo será menor en las
bicicletas de mayor tamaño de rueda (Figura 21), por lo que absorberá mejor los
baches. Calculamos la fuerza que tiene que realizar la rueda (Tabla 5) a partir de la
Figura 24 y las ecuaciones 14 15 y 16. A la hora de las sensaciones este efecto hará
que los obstáculos (piedras, ramas, etc.) parezcan menores. En la Figura 23 y 25
vemos cómo aumenta el ángulo de ataque y la fuerza para subir el escalón
aumentando la altura del escalón.
Figura 23 Ángulo de ataque según el tamaño de rueda y la altura del escalón
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 0,1 0,2 0,3
Án
gulo
(º)
Altura del escalón (m)
29''
27.5''
26''
∝
Figura 21 Ángulo de ataque de las bicicletas de 26, 27,5 y 29
Figura 22 Cálculo del ángulo de ataque
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
18
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 0,1 0,2 0,3
Fue
rza
par
a su
pe
rar
el e
scal
ón
(N
)
Escalón (m)
29''
27.5''
26''
29'' 27,5'' 26''
0,05 m 146,65 N 147,61 N 149,80 N
0,1 m 237,99 N 241,40 N 247,59 N
0,15 m 346,29 N 355,53 N 370,97 N
0,2 m 501,94 N 526,34 N 566,74 N
0,25 m 778,10 N 852,58 N 986,34 N
0,3 m 1488,2 N 1866,99 N 2891,28 N
(14)
√
(15)
(16)
Figura 24 Cálculo de fuerza para subir un escalón
Figura 25 Fuerza que tiene que hacer la rueda delantera para subir el escalón
Tabla 5 Fuerza para subir distintos tamaños de escalones
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
19
La fuerza para subir un escalón (Figura 25) es siempre mayor en una bici de
26’’, después en una de 27.5’’ y la menor en 29’’.
En la Figura 25 podemos ver la cantidad de fuerza horizontal necesaria que
necesitamos realizar para subir escalones de diferentes alturas. Con los cálculos
realizados a partir de la Figura 24 y la ecuación (3) comprobamos que por ejemplo
para pasar un bache de 0,2 m de altura una rueda de 26’’ tiene que ejercer 878,5 N
mientras que una rueda de 29’’ 737,119 N. Esto influye en la velocidad del ciclista, una
bicicleta de 26’’ perderá más velocidad al pasar por los mismos baches que una
bicicleta de 29’’.
4.1.6 Superficie de contacto
Al tener más superficie de contacto con el suelo, la tracción será mayor. Esto
nos aportará más seguridad y estabilidad al tener más agarre con el suelo.
Figura 7 Superficie de contacto neumático-suelo con tamaño de rueda de 26’’, 27,5’’ y 29’’
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
20
En el caso de que las dos ruedas tengan que soportar el mismo peso con la
misma presión de aire, el área comprimida será la misma. En la Figura 27 podemos
ver que el área de contacto neumático-suelo de la rueda de 29’’ es mayor, por lo que
se distribuirá mejor la fuerza sobre dicha área. La superficie de contacto afecta a la
tracción en curvas, a la frenada y al rodar por senderos por lo que al tener una mayor
superficie de contacto las bicicletas de 29'' aportaran mejor estabilidad y mejor
trazado, proporcionando además mejor capacidad al rodar por zonas de piedras
sueltas.
Figura 27 Huella del neumático de la rueda de 26'' y 29''
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
21
4.1.7 Velocidad
Con una rueda de mayor tamaño la velocidad, con el mismo desarrollo y la
misma cadencia, será mayor. En la Tabla 6 se compara las velocidades según los
desarrollos que tienen las bicicletas de 26’’ y 29’’. Y tal y como hemos mencionado
antes las ruedas de 29’’ tiene que realizar menos fuerza para superar los obstáculos
por lo que se perderá menos fuerza en cada obstáculo.
Cadencia (pedal/min) 68
rueda de 29'' Plato rueda de 26'' Plato Piñón 40 30 22 Piñón 42 32 24
11 9,30 6,97 5,11 11 8,89 6,77 5,08 13 7,87 5,90 4,33 13 7,52 5,73 4,30 15 6,82 5,11 3,75 15 6,52 4,97 3,72 17 6,02 4,51 3,31 17 5,75 4,38 3,29 19 5,38 4,04 2,96 19 5,15 3,92 2,94 21 4,87 3,65 2,68 21 4,66 3,55 2,66 24 4,26 3,20 2,34 24 4,07 3,10 2,33 28 3,65 2,74 2,01 28 3,49 2,66 2,00 32 3,20 2,40 1,76 32 3,06 2,33 1,75 36 2,84 2,13 1,56 36 2,72 2,07 1,55
Tabla 6 Velocidad de las bicicletas de 26 y 29’’ según el desarrollo
= R (17)
(18)
(19)
(
)
Capítulo 4 Comparación de bicicletas de 26'', 27,5'' y29''
22
Para mantener una velocidad constante las bicicletas de 29’’ necesitan una
potencia menor ya que con el mismo desarrollo necesitan menor cadencia (Tabla 7).
Por ejemplo, para poder ir a una velocidad de 8.89 m/s el ciclista de la bicicleta
de 26’’ necesita una cadencia de 68.01 rpm. Mientras que el ciclista de la bicicleta de
29’’ 61.93 pedaladas por minuto, necesitando así menos potencia (ec. 20) (Tabla 8).
Velocidad media m/s
8,89
km/h 31,115 rueda de
29'' Plato rueda de 27,5'' Plato
rueda de 26'' Plato
Piñón 42 32 24 Piñón 42 32 24 Piñón 42 32 24
11 61,93 81,29 108,38 11 64,54 84,71 112,94 11 68,01 89,27 119,03
13 73,19 96,07 128,09 13 76,27 100,11 133,48 13 80,38 105,50 140,67
15 84,45 110,85 147,79 15 88,01 115,51 154,02 15 92,75 121,73 162,31
17 95,71 125,63 167,50 17 99,74 130,91 174,55 17 105,11 137,96 183,95
19 106,98 140,40 187,21 19 111,48 146,31 195,09 19 117,48 154,19 205,59
21 118,24 155,18 206,91 21 123,21 161,72 215,62 21 129,85 170,42 227,23
24 135,13 177,35 236,47 24 140,81 184,82 246,42 24 148,40 194,77 259,69
28 157,65 206,91 275,88 28 164,28 215,62 287,50 28 173,13 227,23 302,97
32 180,17 236,47 315,30 32 187,75 246,42 328,57 32 197,86 259,69 346,26
36 202,69 266,03 354,71 36 211,22 277,23 369,64 36 222,59 292,15 389,54
ω(rpm) F (N) l (m) P (W) %
26'' 68,01 125,88 0,175 1498,233 100%
27,5’’ 64.54 125.88 0.175 1421,785 95%
29'' 61,93 125,88 0,175 1364,293 91%
𝑃 𝑀𝜔
𝑃 Potencia (W)
𝑀 𝑃𝑎𝑟 𝑒𝑗𝑒𝑟𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑑𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑁 𝑚
𝐹 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑒𝑑𝑎𝑙
𝑙 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑒𝑑𝑎𝑙𝑖𝑒𝑟 𝑦 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑒𝑑𝑎𝑙
𝜔 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 (𝑟𝑎𝑑 𝑠 )
Tabla 7 Cadencia para una determinada velocidad
Tabla 8 Potencia del ciclista en la bicicleta de 26'', 27,5'' y 29''
(20)
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
23
4.2 ASPECTOS SUBJETIVOS
Una vez analizado las diferencias falta probar las bicicletas y sentir las
diferencias de montar en una bicicleta o en otra. Cada uno tendrá sus propias
sensaciones y se sentirá más a gusto o menos a gusto. Cabe mencionar que la
maniobrabilidad de las bicicletas de 29’’ será algo más difícil ya que el peso de la
rueda delantera es mayor y más grande y el ciclista tendrá que hacer más fuerza
sobre el manillar para dirigir la bici correctamente.
En bicicletas de tallas grandes la bicicleta queda mejor proporcionada, pero no
ocurre lo mismo con tallas pequeñas. Por lo que las personas de alta estatura se
sentirán más a gusto con bicicletas de 29'', mientras que personas de baja estatura
seguirán mejor con bicicletas diseñadas para las ruedas de 26''.
Capítulo 5 Adaptación del software Advance Dynamics para los modelos de 29''
24
5. ADAPTACIÓN DEL SOFTWARE ADVANCED
DYNAMICS PARA LOS MODELOS DE 29’’
Para poder analizar y comparar las bicicletas de 29’’ con las bicicletas de 26’’
hemos tenido que crear una bicicleta nueva con el software. Para ello hemos cogido
como base la bicicleta Orbea Occam S30 y hemos modificado los parámetros
necesarios para ajustar a la bici Orbea Occam 29. La mayoría de los datos de la
bicicleta Orbea Occam 29’’ los hemos obtenido mediante Orbea, pero no hemos
podido actualizar todos los parámetros por falta de ensayos con la bicicleta. Los
parámetros modificados en cada archivo se muestran en las Tablas 9, 10, 11 y 12:
Calculos_Occam29.m Calculos_OccamS30.m
P_EjePedalier [-0,44282 -0,44] [ -0.41984 -0.01200]
P_Cuadro_AmortTras [ -0.58117 0.35415] [ -0.56477 0.35557]
P_Rocker_Cuadro [ -0.44682 0.3214] [ -0.41384 0.32060]
P_Cuadro_SwingArm [ -0.42947 0.2746] [ -0.39905 0.05757]
T_Oscil_cuadro 1,37 1,37
m_Cuadro 1,55107 1,423
T_Oscil_rueda 1,4 1,4
d_Oscil_Rueda 0,267 0,267
m_Rueda 1,9015 1,76
Tabla 9 Parámetros de los archivos calculos_occam29.m y calculos_occamS30.m
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
25
Tabla 11 Parámetros de los amortiguadores traseros
OrbeaOccam29_datos.m Orbea_OccamS30_datos.m
P_EjePedalier [ -442.82 -44.0 0] [ -419.84 -12.00 0]
P_EjeRuedaDel [-1133.35 0.00 0] [-1136.37 0.00 0]
P_EjeRuedaTras [ 0.00 0.00 0] [ 0.00 0.00 0]
P_Cuadro_AmortTras [ -581.17 354.15 0] [ -564.77 355.57 0]
P_Rocker_Cuadro [ -446.82 321.4 0] [ -413.84 320.60 0]
P_Rocker_Link [ -423.37 259.16 0] [ -389.77 258.60 0]
P_Rocker_AmortTras P_Rocker_Link P_Rocker_Link
P_Link_SwingArm P_EjeRuedaTras P_EjeRuedaTras
P_Cuadro_SwingArm [ -429.47 27.46 0] [ -399.05 57.57 0]
P_Cuadro_Tija [ -323 411.32 0 ] [ -294.2 440.9 0 ]
HeadTube_Angle deg2rad * 70 deg2rad * 68.5
HeadTube_Length mm2m * 120.0 mm2m * 130.0
Seat_Angle deg2rad*74 deg2rad*74.5
d_biela mm2m *175 mm2m *175
M_Cuadro 1,55107 1,423
CdG_Cuadro [-523.6 210.8 0] [-523.6 210.8 0]
Tabla 10 Parámetros de los archivos rueda29_datos.m y ruedas26_datos.m
Ruedas29_datos.m ruedas26_datos.m
M_RuedaDel 1,9015 1,76
I_RuedaDel 0,175 0,1292
M_RuedaTras 2,3305 2,05
I_RuedaTras 0,1754 0,1296
Pneu 2.5 2.5
Cneu 272 272
Kllan 2125000 2125000
Shock_FoxRP23_
OrbeaOccam29_datos
Shock_FoxRP23_
OrbeaOccam2012_datos
ModeloShock.LongRefAcor 184+1,6 201.6
ModeloShock.LongRefMontaje 184 201.6-1.74
Capítulo 5 Adaptación del software Advance Dynamics para los modelos de 29''
26
Izz_Cuadro 0.07715 0.07715
M_Rocker 0.06431 0.059
R_Rocker 0.022 0.022
e_Rocker 0.0015 0.0015
M_Link 1.0464 0.960
R_Link 0.03 0,03
e_Link 0.0013 0,0013
M_SwingArm 0.7543 0,397
R_SwingArm 0.03 0,03
e_SwingArm 0.0013 0,0013
M_Sillin 0.235 0,235
Izz_Sillin 0.0 0
M_Tija 0.280 0,28
CdG_Tija P_Cuadro_Tija + 0.100 * Dir_Tija P_Cuadro_Tija + 0.100 * Dir_Tija
Izz_Tija 0.0 0
M_SensorTija 0.625 0,625
CdG_SensorTija CdG_Tija + 0.150 * Dir_Tija CdG_Tija + 0.150 * Dir_Tija
Izz_SensorTija 0.0 0
M_Trans 0.765 + 0.445 0.765 + 0.445
CdG_Trans P_EjePedalier P_EjePedalier
Izz_Trans 0.0151 0.0151
M_AmortTras 0.208 0.296
CdG_AmortTras 0.5*(P_Cuadro_AmortTras +
P_Rocker_AmortTras)
0.5*(P_Cuadro_AmortTras +
P_Rocker_AmortTras)
Tabla 12 Parámetros de los archivos Orbeaccam29_datos.m y OrbeaoccamS30_datos.m
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
27
5.1 CÓMO AÑADIR LA BICICLETA OCCAM 29 AL
SOFTWARE DISUSBI
Para poder añadir la bicicleta Orbea Occam 29’’ a la base de datos de Disusbi
tenemos que seguir las siguientes indicaciones:
Copiar la carpeta OrbeaOccam29 situado en \disusbi\Bikes
Para añadir una horquilla se ha cogido como base una horquilla del software
y se ha creado el archivo Fork_FoxFloatRLC_OrbeaOccam29_datos.m
situado en \disusbi\ForkModels
Para añadir un amortiguador trasero se ha cogido como base uno del
software y se ha creado el archivo
Shock_FoxRP23_OrbeaOccam29_datos.m situado en
\disusbi\ShockModels
Para dar de alta a la nueva bicicleta hay que actualizar el archivo
CreaBikes.m situado en \disusbi\Matfunctions
5.2 ACTUALIZAR EL ARCHIVO CrearBike.m
En la versión anterior todas las bicicletas analizadas eran del mismo tamaño de
rueda, esto es, ruedas de 26’’. Ahora estamos añadiendo al software bicicletas nuevas
de 29’’, por lo que hay que cambiar los parámetros por defecto y asignar a cada bici
sus parámetros correspondientes.
bike.Code='B9'; bike.Path=[pwd,'\Bikes\OrbeaOccam29er\']; bike.Descrip='9 Orbea Occam 29er Fox RP23'; bike.DescripShort='Orbea Occam 29er'; bike.NameMDL='OrbeaOccam29er'; bike.NameMDLCiclistaMB='OrbeaOccam29er_CiclistaMovil'; bike.Data='OrbeaOccam29er_datos'; bike.Ajustes='OrbeaOccam29er_ajustes'; bike.ShockData='Shock_FoxRP23_OrbeaOccam29_datos'; bike.ForkData='Fork_FoxFloatRLC_OrbeaOccam29_datos'; bike.Image='OrbeaOccam29er.jpg'; % Dimensiones ancho 4 alto 3 bike.PlotScript='plotBike_OrbeaOccam29er'; bike.CodeFileForces='B3'; bike.RuedasData='ruedas29_datos'; bike.RadioRueda=0.359; bike.RadioRuedaNominal=0.366; bike.LeverageRatio.NameMDL='OrbeaOccam29er_LevRatio'; bike.LeverageRatio.AcortamientoMaximoMM=44.45; bike.LeverageRatio.fileNameRef='Orbea Occam Proto
29_leverage_ratio_LINKAGE.txt'; bike.RigidezSusp.NameMDL='OrbeaOccam29er_RigidezTrasera'; bike.RigidezSusp.WheelTravelMin.Pair0V0=-3.5; % limitesi Pair=0,V=0.
Entra el hardstop bike.RigidezSusp.WheelTravelMax.Pair0V0=115;
Capítulo 6 Comparación de la bicicleta Occam 26'' y 29'' con Advance Dynamics
28
bike.RigidezSusp.WheelTravelMin.PairNo0V0=0; % limite si Pair>0,V=0.
Entra el hardstopmax y el min según shock bike.RigidezSusp.WheelTravelMax.PairNo0V0=115; bike.RigidezSusp.WheelTravelMin.NoHardStop=1; % limitesi Pair>0,V>0.
NO entra el hardstop bike.RigidezSusp.WheelTravelMax.NoHardStop=113; Bikes=[Bikes bike];
5.3 PUESTA A PUNTO LA BICICLETA ORBEA OCCAM 29’’
Al modificar el tamaño de ruedas es necesario modificar el diseño del cuadro
de la bicicleta. Es necesario diseñar el conjunto de la bicicleta, cuadro, amortiguador y
horquilla para obtener un comportamiento adecuado. Por ello tenemos que realizar
ciertos ajustes como el SAG para tener el máximo confort y seguridad. Para ello
hacemos simulaciones sin pedalear y con velocidad baja para ver gráficamente cómo
está ajustado el SAG.
5.3.1 Presión del aire del amortiguador
Cambiando la presión del aire podemos ajustar el SAG más indicado, 25% del
recorrido total del amortiguador.
Para realizar el ajuste cogemos un ciclista de 75 kg en un suelo horizontal 0%
con velocidad 2 m/s. Hacemos diferentes simulaciones con diferentes presiones de
aire hasta obtener aquella presión con la que el acortamiento del amortiguador en el
régimen estacionario sea de 11 mm (Figura 28) (25 % de 44 mm, el recorrido total del
amortiguador).
Figura 28 Ajuste del SAG del amortiguador trasero
0 0.5 1 1.5
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo [s]
Aco
rta
mie
nto
de
l a
mo
rtig
ua
do
r tr
ase
ro (
mm
)
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
29
5.3.2 Presión del aire de la horquilla
Análogamente seguimos los mismos pasos para ajustar el SAG de la horquilla.
Ciclista C05 Inerte ajuste SAG (75 kg), suelo Horizontal 0% (para SAG), velocidad baja
2 m/s. Con diferentes simulaciones (Figura 29) con diferentes presiones de aire
ajustamos el SAG a nuestro gusto, por ejemplo 15% del recorrido.
Figura 29 Ajuste del SAG de la horquilla
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.810
15
20
25
30
35
40
Tiempo [s]
Aco
rta
mie
nto
de
la
ho
rqu
illa
de
lan
tera
(m
m)
Capítulo 6 Comparación de la bicicleta Occam 26'' y 29'' con Advance Dynamics
30
6. COMPARACIÓN DE LA BICICLETA OCCAM 26’’ Y
29’’ CON ADVANCED DYNAMICS
El objetivo principal del diseño de las bicicletas de 29’’ es mejorar las
sensaciones del ciclista a la vez que mejorar el rendimiento. Para los ciclistas
profesionales pequeñas mejoras en el rendimiento son esenciales para mejorar el
tiempo en carrera, pequeñas mejoras pueden tener grandes resultados. Para ello
analizaremos con el Software Advanced Dynamics para ver analíticamente en que
aspectos se diferencian las bicicletas de 26’’ y 29’’ tal y como hicimos en la primera
parte y poder mejorar el rendimiento de las bicicletas del mercado actual.
6.1 PARÁMETROS DE RENDIMIENTO
6.1.1 Estabilidad
En la Figura 30 podemos ver que el cuadro de la bicicleta Orbea Occam 29’’
está diseñada para que no varíe la altura del eje del pedalier de la Orbea Occam 26’’.
También podemos comprobar que el CDG del cuadro no sube tanto como aumenta el
tamaño de rueda aportando mayor estabilidad al ciclista.
Figura 30 Comparación de la estabilidad
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
31
6.1.2 Peso
Para comparar la diferencia de peso de las bicicletas no hace falta usar el
software.
6.1.3 Aceleración
No es posible realizar simulaciones que se visualice la aceleración de la
bicicleta cuando parte de reposo. Por lo que se realizará esta comparación cuando el
software esté preparado para ello.
6.1.4 Inercia
La inercia de las ruedas influye directamente en la energía cinética del
conjunto como hemos comprobado anteriormente. Para mantener la misma energía
cinética con el mismo desarrollo, la bicicleta de 29’’ necesita una cadencia menor, con
lo que la potencia del ciclista necesaria será menor (Figura 31). Como podemos
observar en la Tabla 13 necesitamos un 10,45% menos de potencia para mantener la
misma energía cinética.
6.1.5
26’’ 29’’
Potencia MAX [W] 353,6 316,6
Potencia min [W] 82,58 74,02
Potencia Media [W] 218,09 195,31
% Potencia 100% 89,55%
Figura 31 Pendiente 1% Desarrollo 42x11. Bicicleta 26’’ cadencia 68 rpm. Bicicleta 29’’ cadencia 59,356 rpm.
Misma energía cinética
Tabla 13 Potencia de máxima y mínima de las bicicletas de 26’’ y 29’’
3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4
50
100
150
200
250
300
350
Tiempo [s]
Pote
ncia
útil del cic
lista
(w
)
Capítulo 6 Comparación de la bicicleta Occam 26'' y 29'' con Advance Dynamics
32
Velocidad
Tal y como hemos analizado anteriormente la velocidad depende del
desarrollo, cadencia y el radio de la rueda. Por ello a una misma cadencia y desarrollo
la bicicleta de 29’’ con una pedalada avanzará más e ira más rápido como podemos
comprobar en la Figura 32 y 33.
Cuando un ciclista sin pedalear sube un escalón o avanza superando
diferentes baches, el tamaño de rueda juega un gran papel. Esto veremos en la parte
6.1.6. Ángulo de ataque.
Figura 32 Velocidad del eje del pedalier en suelo horizontal con desarrollo 42x11 y cadencia 68 rpm
Figura 33 Velocidad del eje del pedalier en pendiente de 10 % con desarrollo 24x32 y cadencia 75,7 rpm
0 1 2 3 4 5-10
-9.8
-9.6
-9.4
-9.2
-9
-8.8
Tiempo [s]
Velo
cid
ad X
del eje
pedalie
r (m
/s)
0 1 2 3 4 5-2.5
-2.4
-2.3
-2.2
-2.1
-2
-1.9
-1.8
-1.7
Tiempo [s]
Ve
locid
ad
X d
el e
je p
ed
alie
r (m
/s)
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
33
6.1.6 Ángulo de ataque
Debido a un ángulo de ataque menor en las bicicletas de 29’’pierden menos
velocidad cuando pasan por obstáculos grandes. En la Figura 34 observamos que al
subir un escalón de 10 cm sin pedalear a una velocidad de 3,33 m/s la bicicleta de 26’’
pierde 28% de velocidad mientras que la bicicleta de 29’’ pierde un 24% (Tabla 14).
Esto es, las bicicletas de 29’’ pierden un 4 % menos de velocidad en cada escalón. En
la Figura 35 vemos que el acortamiento del amortiguador trasero en la bicicleta de 29’’
es 5% menor (Tabla 15).
Escalón (m) Velocidad inicial (m/s) Velocidad final (m/s) %
26’’ 0,1 11,6136 8,3772 28%
29’’ 0,1 11,6136 8,8056 24%
26'' 29''
Acortamiento amortiguador trasero 30,56 29,06
% 100% 95%
0 1 2 3 4 5-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
Tiempo [s]
Ve
lod
ida
d X
de
l m
an
illa
r (m
/s)
Figura 34 Velocidad paso por escalón de 10 cm sin pedalear.
Tabla 14 Velocidad inicial y final al de la bicicletas de 26’’ y 29’’ al subir un escalón de 10 cm
Tabla 15 Acortamiento del amortiguador trasero en la bicicleta de 26’’ y 29’’ al subir un escalón de 10 cm
Capítulo 6 Comparación de la bicicleta Occam 26'' y 29'' con Advance Dynamics
34
0 1 2 3 4 5-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
Tiempo [s]
Coord
enada X
del eje
de la r
ueda d
ela
nte
ra (
m)
1.2 1.25 1.3 1.35
27
27.5
28
28.5
29
29.5
30
30.5
Tiempo [s]
Aco
rtam
iento
del a
mort
iguador
trase
ro (
mm
)
Pero cuando la irregularidad del terreno no es muy grande la diferencia en la
perdida de velocidad no se manifiesta tanto (Figura 36). Pero sí se nota el confort que
nos aportan las ruedas grandes ya que el ciclista sufre menos por las irregularidades
siendo estos amortiguados por las ruedas y los amortiguadores.
Figura 35 Acortamiento del amortiguador trasero al subir un escalón de 10 cm
Figura 36 Distancia recorrida paso por cuatro baches de 6x12cm
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
35
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0.007
0.008
0.009
0.01
0.011
0.012
0.013
0.014
Tiempo [s]
Penetr
ació
n m
áxim
a d
el neum
ático t
rasero
(m
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12x 10
-3
Tiempo [s]
Pe
ne
tra
ció
n m
áxim
a d
el n
eu
má
tico
tra
se
ro (
m)
6.1.7 Superficie de contacto
En las Figura 37 y 38 vemos que la penetración máxima del neumático trasero
es mayor en las ruedas pequeñas tanto en un suelo horizontal como en un suelo con
una pendiente del 10%. Esto se debe a que una menor área de contacto tiene que
soportar la misma fuerza hundiéndose más el neumático. Con una superficie de
contacto mayor el peso se distribuirá mejor y nos aportará mayor tracción y agarre en
la conducción. En la Tabla 16 vemos la diferencia numéricamente.
Figura 37 Penetración del neumático trasero en suelo horizontal
Figura 38 Penetración del neumático trasero en pendiente de 10%
Capítulo 6 Comparación de la bicicleta Occam 26'' y 29'' con Advance Dynamics
36
1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5x 10
-3
Tiempo [s]
Pe
ne
tra
ció
n m
áxim
a d
el n
eu
má
tico
tra
se
ro (
m)
Tabla 16 Penetración del neumático en un suelo horizontal y pendiente de 10% (m)
Cuando analizamos el paso por un escalón vemos que el neumático de mayor
radio pierde el contacto con el suelo por menos tiempo (Figura 39). Cuanto mayor
tiempo tenga contacto el neumático con la rueda perderemos menos tracción. La
pérdida de contacto en la rueda de 29’’ es 9% menor respecto a la rueda de 26’’ (Tabla
17).
26’’ 29’’ %
Horizontal 0,0096 m 0,01003 m 4,12%
Pendiente 0,0184 m 0,01913 m 3,63%
26’’ 29’’ %
Pérdida de contacto (s)
0,266 0,242 9%
Tabla 17 Pérdida de contacto al bajar un escalón de 40 cm
Figura 39 Pérdida de contacto al bajar un escalón de 40 cm
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
37
6.2 TABLA DE RESULTADOS
En la Tabla 18 esta resumida lo anteriormente analizado mostrado de una
manera más ágil para visualizar qué bicicleta gana en los diferentes aspectos. Para
hacer la tabla hemos tenido en cuenta únicamente las bicicletas de 29’’ y 26’’ ya que
son los dos extremos y en todos los aspectos las ruedas de 27,5’’ se quedan en un
punto intermedio.
Bicicleta de 29’’ Bicicleta de 26’’ %
Estabilidad
Peso
9%
Aceleración
3.21%
Inercia
35%
Ángulo de ataque
5%
Superficie de
contacto 3%
Velocidad
9.8%
Maniobrabilidad
Tabla 18 Tabla resultados
Analizando la Tabla 18 vemos que las bicicletas de 29’’ mejoran en aspectos
como estabilidad, inercia, ángulo de ataque, superficie de contacto y velocidad.
Mientras que empeora en peso, aceleración y maniobrabilidad.
Capítulo 7 Influencia de la digitalización de una bici en los resultados
38
7. INFLUENCIA DE LA DIGITALIZACIÓN DE UNA BICI
EN LOS RESULTADOS
Una manera de obtener datos de los puntos geométricos de la bicicleta es
cogiendo una imagen digitalizada y marcar los puntos de interés. En el anexo se
explicará cómo se usa PlotDigitizer. Así somos capaces de analizar una bici cualquiera
del mercado y comparar con las bicicletas Orbea con el programa Advanced
Dynamics. Pero tenemos que tener cuidado ya que al escoger los puntos cometemos
un error de precisión, además, tenemos que confirmar que la imagen está en escala y
no deformada. En cuanto al peso del cuadro y de los componentes hay que hacer una
estimación y ver los valores que muestran los fabricantes ya que no suelen ser
precisos.
Haciendo la comparación de la Orbea Occam 29’’ con los datos reales
proporcionados desde Orbea con la misma bicicleta pero con los datos obtenidos con
el programa PlotDigitizer, podemos ver cuánto es el error y verificar si es válido añadir
bicicletas de otros fabricantes de esta manera. Nos ahorramos en la compra de dichas
bicicletas.
En la Tabla 19 podemos ver el error cometido al usar el programa PlotDigitizer.
Como vemos el error no llega a superar 4 mm.
Datos PlotDigitizer
(mm) Datos Orbea (mm) Error (mm)
X Y X Y X Y
EjePedalier -443,8360 -47,4371 -442,82 -44 1,016 3,4371
EjeRuedaDelantera -1133,0000 0 -1133,35 0 0,35 0
EjeRuedaTrasera 0,0000 0,0000 0 0 0 0
CuadroAmortiguador Trasero
-583,0530 351,0890 -581,17 354,15 1,883 3,061
RockerCuadro -448,6290 318,2010 -446,82 321,4 1,809 3,199
RockerLink -426,2900 255,5150 -423,37 259,16 2,92 3,645
CuadroSwingArm -425,7590 25,4524 -429,47 27,46 3,711 2,0076
Cuadro Tija -327,3100 409,4140 -323 411,32 2,31 1,906
Distancia biela 177,284 175 2,284
Tabla 19 Medidas obtenidas con PlotDigitizer y por Orbea
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
39
En las siguientes gráficas veremos cómo se refleja este error al hacer
simulaciones, para validar y confirmar que el error cometido es admisible.
En la Figura 40 y 41 vemos que el error cometido al digitalizar tiene influencia
directa en el acortamiento del amortiguador trasero y de la horquilla delantera. Se
acortan un 0,804 % y 1,31 % más respectivamente.
1 2 3 4 5
13
14
15
16
17
18
19
20
Tiempo [s]
Acort
am
ien
to d
el a
mort
igua
do
r tr
ase
ro (
mm
)
1 2 3 4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Tiempo [s]
Acort
am
iento
de la h
orq
uill
a d
ela
nte
ra (
mm
)
Figura 40 Acortamiento del amortiguador trasero en la bicicleta Orbea Occam 29'' y Orbea Occam 29'' digitalizada
Figura 41Acortamiento del amortiguador de la horquilla delantera en la bicicleta Orbea Occam 29'' y Orbea Occam 29'' digitalizada en suelo horizontal, ciclista
75 kg, cadencia 66,8, desarrollo 42x11.
Capítulo 7 Influencia de la digitalización de una bici en los resultados
40
En las demás gráficas la variación es inapreciable por lo que podemos asumir
que se puede analizar las bicicletas digitalizadas, pero siempre teniendo en cuenta
que es una aproximación.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
41
8. OPTIMIZACIÓN DE LA ORBEA OCCAM 29’’
A la hora de diseñar una bicicleta la eficiencia del pedaleo, el confort y la
seguridad son los aspectos que se tienen en cuenta. En este proyecto nos centramos
en optimizar la cinemática de la suspensión trasera para mejorar la eficiencia del
pedaleo. Para saber si los cambios realizados van en buena dirección tenemos que
definir los criterios de mejora.
La eficiencia de pedaleo se traduce en el comportamiento del amortiguador
trasero a la hora de pedalear. Siendo una bicicleta rígida eficiente en cuanto a la
eficacia de pedaleo se refiere, una bicicleta de suspensión tiene que demostrar que es
tan eficiente como la rígida en este aspecto. Al pedalear en una bicicleta de doble
suspensión la fuerza ejercida sobre los pedales no es transmitida totalmente a la rueda
ya que parte de la fuerza hace que se comprima el amortiguador. Por lo que podemos
notar una suave oscilación al pedalear. Para mejorar la eficacia del pedaleo tenemos
que reducir la energía disipada al pedalear. De esta manera, la bicicleta de doble
suspensión se asemejará a una bicicleta rígida, el amortiguador no se extenderá ni se
comprimirá mejorando la eficiencia. Esto es, el objetivo es minimizar la amplitud de las
oscilaciones del SAG dinámico.
Para la optimización de la bicicleta Orbea Occam 29’’ se ha movido el punto de
pivote de la articulación trasera ya que tiene una influencia directa en la eficiencia del
pedaleo. Subiendo una cuesta es cuando el ciclista tiene que hacer mayor fuerza en
los pedales por lo que agradecerá que toda la fuerza que ejerce se transmita al avance
de la bicicleta. Para ello se ha optimizado la eficiencia de pedalada para una pendiente
del 6%. La eficiencia de pedalada varía con el cambio de desarrollo, por lo que la
optimización se ha realizado con un desarrollo adecuado para subir una cuesta (Orbea
Occam 26’’: Plato 32 dientes, piñón 24 dientes. Orbea Occam 29’’ y 29’’ optimizado:
Plato 30 dientes, piñón 24 dientes), con una cadencia adecuada (67ped/min).
El punto de pivote original [-0.4295 0.0275] se ha movido al punto [-0.4595
0.0345] para mejorar la eficiencia del pedaleo. Esto es, 3 cm a la izquierda y 7 mm
arriba. En las figuras siguientes (Figura 42Figura , 43 y 44) se muestra el acortamiento
del amortiguador trasero, la velocidad del amortiguamiento trasero y las aceleraciones
del sillín de las bicicletas Orbea Occam 26’’ y 29’’ y la Orbea Occam 29’’ optimizada.
Capítulo 9 Discusión
42
1.5 2 2.5 3 3.5
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
Tiempo [s]
Velo
cid
ad d
el am
ort
iguador
trasero
(m
/s)
1 2 3 4 5
10
12
14
16
18
20
Tiempo [s]
Acort
am
iento
del am
ort
iguador
trasero
(m
m)
Figura 42Variación del acortamiento del amortiguador trasero en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6%
Figura 43 Variación de la velocidad del amortiguador trasero en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente6%
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
43
.
En las siguientes tablas (Tablas 20, 21 y 22) se resume los datos de las figuras
anteriores.
SAG 25%
Amplitud (mm)
SAG dinámico (mm)
Distancia al SAG (mm)
Orbea Occam 26'' 12,75 1,76 mm 13,32 mm 0,57 mm
Orbea Occam 29'' 11 mm 1,24 mm 14,22 mm 3,22 mm
Orbea Occam 29''optimizado
11 mm 0,83 mm 13,99 mm 2,99 mm
Tabla 20 Comparación del acortamiento del amortiguador trasero en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente6%
Amplitud
velocidad (m/s)
Velocidad max compresión
(m/s)
Velocidad max extensión
(m/s)
Orbea Occam 26'' 0,0244 0,01053 0,01387
Orbea Occam 29'' 0,020448 0,008588 0,01186
Orbea Occam 29''optimizado 0,017093 0,006863 0,01023
Tabla 21 Comparación de la velocidad del amortiguador trasero en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6%
3.4 3.6 3.8 4
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Tiempo [s]
Acele
ració
n Y
del sill
in (
m/s
2)
Figura 44 Variación de la aceleración del sillín en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente6%
Capítulo 9 Discusión
44
Como podemos ver en las tablas 20, 21 y 22, la bicicleta de 29’’ original reduce
la amplitud de la oscilación en los tres casos respecto a la bicicleta de 26’’. También la
bicicleta optimizada minimiza la amplitud respecto la bicicleta de 29’’ original, por lo
que se mejora la eficiencia del pedaleo. También tenemos que decir que el SAG
dinámico en la bicicleta es mayor en las bicicletas de 29’’, por lo que el amortiguador
está más comprimido que en la posición de equilibrio. Es interesante estudiar cómo
reducir el SAG dinámico sin aumentar la amplitud. La reducción de la amplitud en la
aceleración del sillín hará que el ciclista sienta menos las variaciones del acortamiento
del amortiguador trasero e irá más cómodo.
Cómo hemos dicho anteriormente la elección del desarrollo influye en la
eficiencia del pedaleo. En las Figura 45 vemos cómo afecta el diseño optimizado con
diferente desarrollo.
Amplitud aceleración
(m/s2)
Aceleración max compresión
(m/s2)
Aceleración max extensión
(m/s2)
Orbea Occam 26'' 1,358 0,764 -0,877
Orbea Occam 29'' 1,151 0,5912 -0,767
Orbea Occam 29''optimizado 1,641 0,4553 -0,6966
Tabla 22 Comparación de la aceleración del sillín en plato y piñón mediano para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6%
1.5 2 2.5 3 3.5
14
16
18
20
22
24
26
Tiempo [s]
Aco
rta
mie
nto
de
l a
mo
rtig
ua
do
r tr
ase
ro (
mm
)
Figura 45 Variación del acortamiento del amortiguador trasero en plato pequeño y piñón grande para un ciclista de 75 kg. Cadencia 67 rpm. Pendiente 6%
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
45
Como observamos en la Figura 45 la bicicleta de 29’’ optimizada mejora la
eficiencia de pedaleo respecto de las otras dos bicicletas ya que tiene menor amplitud.
Capítulo 9 Discusión
46
9. DISCUSIÓN
En la Tabla 23 se muestran el Top 10 de la modalidad Cross-Country (XC)
mostrando el modelo de bici que utiliza y el tamaño de rueda. Hay que mencionar que
una parte importante de la decisión en cuanto a la elección de la bicicleta es la del
fabricante y no el propio ciclista.
Ranking Nombre Modelo bicicleta Tamaño rueda
1 Julien Absalon BMC TE01 27,5''
2 Nino Schurter Scott Spark 27,5''
3 FabianGiger Anthem x advanced 29''
4 Daniel Mcconel TrekSuperfly 100 SL 29''
5 Manuel Fumic CannondaleScalpel 29''
Tabla 23 Ranking Mundial del Cross-Country
Aquí podemos comprobar que los diez mejores en esta modalidad han dejado
atrás las bicicletas de 26’’. No tenemos que olvidar que es otra manera de hacer
márquetin y que la gente compre las bicicletas que usan los mejores.
Por otro lado, según los datos de AMBE (Figura 46), Asociación De Marcas y
Bicicletas Españolas, la venta de bicicletas de montaña es significativamente mayor
que las otras modalidades.
También cabe destacar las ventas de 2012 y 2013 en cuanto a las diferentes
bicicletas según su tamaño de rueda dentro de la modalidad del Mountain Bike.
Figura 46 Ventas de bicicletas en 2013. Datos AMBE.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
47
La Tabla 24 muestra que la venta de bicis de 26’’ ha disminuido en estos años
en 25,2%, mientras que la venta de bicicletas de 27,5’’ ha aumentado en 3,27% y las
bicicletas de 29’’ en 21,95%. Esto quiere decir que en el futuro cercano competirán las
bicicletas de 27,5’’ y de 29’’ siendo estos de gama alta, mientras que las bicicletas de
26’’ serán bicicletas de gama baja.
Los aficionados que no quieren gastar mucho dinero en adquirir una nueva bici
de 29'' pero quieren notar las ventajas que aportan las ruedas grandes, intentan
poniendo ruedas de 29'' en la bici de 26''.Pero no es tan sencillo porque la geometría
de la bici está diseñada y calculada al milímetro. El radio de efectivo una rueda de 26’’
es 326,9 mm mientras que el radio efectivo de la rueda de 29’’ es 359 mm. Esto
significa que el eje de la rueda de la 29’’ esta 23,1 mm por encima de eje de la rueda
de 26’’. Si colocamos las ruedas de 29’’ en el cuadro diseñado para las ruedas de 26’
se sube el centro de gravedad aumentando la inestabilidad y la distancia del sillín al
suelo. Por tanto, para obtener las ventajas de la rueda de 29’’ necesitamos un diseño
del cuadro adecuado para ese tamaño de ruedas.
Por otro lado, tenemos 23,1 mm más en la parte superior de la rueda, con lo
cual hemos acortado la distancia entre la pletina de la horquilla y el neumático de la
rueda. En caso de que la horquilla haga tope, la pletina podría tocar el neumático
bloqueando completamente la rueda delantera y provocando un accidente.
En cuanto a la rueda trasera también se complica. El diseño de los tirantes y
las vainas está calculado para las ruedas originales dejando un espacio lateral mínimo,
Tabla 24 Porcentaje de ventas MTB en 2012 y 2013
Capítulo 9 Discusión
48
por lo que colocando una rueda de mayor tamaño es posible que toquen los laterales.
El recorrido de la rueda trasera también está calculado para cuando el amortiguador
trasero se comprime. Pero si ponemos una rueda más grande puede que toque el tubo
del sillín bloqueando la rueda trasera
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
49
10. CONCLUSIONES
Con el análisis realizado en este trabajo podemos decir que tenemos que tener
en cuenta el tipo de terreno en el cual vamos a pedalear para elegir la mejor bicicleta y
aprovechar todas las ventajas que nos aporta. Para la modalidad de Downhill (DH) es
mejor una bicicleta muy activa y dinámica, que sea fácil de controlar y que tenga
buena aceleración en curvas. Esta modalidad consta de bajadas muy técnicas que no
requiere mucha pedalada, por lo que para esta modalidad serán mejores las bicicletas
de 26’’. En cuanto a la modalidad de Cross-Country (XC) las bicicletas de 29’’ serán
las mejores, debido a que las rutas son más largas y no es tan técnico como DH. Esta
modalidad requiere mejor estado físico del ciclista sobre su nivel técnico y una bicicleta
de 29'' le permitirá ir más rápido por su mayor avance por pedalada y mejor absorción
de obstáculos.
A un ciclista de poca altura le será más difícil encontrar una postura cómoda en
una bicicleta de 29’’, mientras que para un ciclista de mucha altura se sentirá mucho
más a gusto y natural.
Las bicicletas de 29’’ mejoran en superación de obstáculos como rocas y
raíces, absorben mejor las irregularidades del suelo al tener más aire y recorren más
distancia por cada pedalada. Además en terrenos difíciles como pendientes con
piedras sueltas, será más difícil que pierda tracción y que deslice la rueda trasera,
aportando mejor estabilidad sobre el terreno. Pero también tiene sus inconvenientes
como es el peso y peor maniobrabilidad en zonas técnicas que hará disminuir la
velocidad para trazar con mayor seguridad. En zonas técnicas donde es importante la
aceleración para salir de las curvas, las bicicletas de 26’’ serán superiores.
Con la optimización realizada se ha logrado mejorar la eficiencia de pedalada
ya que la amplitud del acortamiento y extensión del amortiguador trasero se ha
minimizado. De esta manera el ciclista se sentirá mejor al pedalear sin perder el
confort que aportan las bicicletas de doble suspensión.
Capítulo 11 Futuro trabajo
50
11. FUTURO TRABAJO
Para realizar mejores simulaciones y poder comparar detalladamente
necesitamos realizar algunas mejoras en el software. Actualmente no se puede
simular el periodo transitorio del ciclista, el periodo en el que el ciclista parte de reposo
y alcanza una velocidad determinada. En esta simulación se reflejaría la diferencia de
aceleración de las dos bicicletas y el esfuerzo que tiene que hacer el ciclista para
llegar a una determinada velocidad.
Por otro lado para realizar comparaciones más reales es necesario saber las
fuerzas reales que se ejercen sobre la bicicleta, ya que se reflejaría mejor la potencia
útil del ciclista para mantener una determinada cadencia con un determinado
desarrollo.
Para comparar las bicicletas de diferentes fabricantes se puede hacer una
aproximación cogiendo las medidas de la bicicleta mediante PlotDigitizer. Pero hay
que tener en cuenta un error de precisión y que la imagen que facilita el fabricante
puede no tener la misma escala en el eje de abscisas y ordenadas.
Este Software realiza simulaciones en 2D y siempre en rectas ya sea en llano
con pendiente o con baches. Por lo que no podemos realizar simulaciones para
comprobar la tracción y estabilidad en curvas.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
51
12. BIBLIOGRAFÍA
[1]. Historia de la BTT, http://www.yumping.com/noticias-aventura/historia-de-la-btt-
-c645, 2012
[2]. Tutoriales, A. Osuna, http://linkagedesign.blogspot.com, 2014
[3]. Physics of Bicycle Suspension - Designs http://ffden-
2.phys.uaf.edu/211_fall2010.web.dir/Michael_Stanfill/Designs.html, 2014
[4]. PFC: Diseño de una bicicleta de montaña doble suspensión, I. Aramendi, ,2009
[5]. La verdad sobre las 26’’, el 27,5’’ y las 29er según Scott, http://esmtb.com/
2012,
[6]. Los sistemas de suspensión trasera, http://www.mountainbike.es/ , 2009
[7]. AMBE, Asociación de Marcas y Bicicletas de España,
http://asociacionambe.es/, 2014
[8]. UCI, Union CyclisteInternationale, http://www.uci.ch/, 2014
[9]. Guía Rápida Disusbi, CEIT, 2014
[10].El tamaño de las ruedas, Trek, 2012
Anexo
52
13. ANEXO
13.1 EQUIVALENCIAS DESARROLLO 26’’, 27,5’’y 29’’
Para que las bicicletas de 26’’, 27,5’’ y 29’’ vayan a la misma velocidad con 68
rpm de cadencia, hemos modificado el número de dientes del plato en la bicicleta de
29’’ (Tabla 25). En realidad para la bicicleta de 29’’ se usa 40, 32 y 22 dientes en el
plato.
Tabla 25 Equivalencia de numero de dientes en el plato de la bicicleta de 29’’
En la Tabla 26 se muestran las velocidades con una bicicleta de 26’’ y 29’’ si
tuvieran los mismos desarrollos a 68 rpm de cadencia
26'' 29''
Plato Grande 42 38,25
Plato Mediano 32 29,15
Plato Pequeño 24 21,854
rueda de 29'' Plato rueda de 29'' Plato Piñón 42 32 24 Piñón 42 32 24
11 9,76 7,44 5,58 11 61,93 81,29 108,38 13 8,26 6,29 4,72 13 73,19 96,07 128,09 15 7,16 5,45 4,09 15 84,45 110,85 147,79 17 6,32 4,81 3,61 17 95,71 125,63 167,50 19 5,65 4,31 3,23 19 106,98 140,40 187,21 21 5,11 3,90 2,92 21 118,24 155,18 206,91 24 4,47 3,41 2,56 24 135,13 177,35 236,47 28 3,83 2,92 2,19 28 157,65 206,91 275,88 32 3,36 2,56 1,92 32 180,17 236,47 315,30 36 2,98 2,27 1,70 36 202,69 266,03 354,71
rueda de 26'' Plato rueda de 26'' Plato Piñón 42 32 24 Piñón 42 32 24
11 8,89 6,77 5,08 11 68,01 89,27 119,03 13 7,52 5,73 4,30 13 80,38 105,50 140,67 15 6,52 4,97 3,72 15 92,75 121,73 162,31 17 5,75 4,38 3,29 17 105,11 137,96 183,95 19 5,15 3,92 2,94 19 117,48 154,19 205,59 21 4,66 3,55 2,66 21 129,85 170,42 227,23 24 4,07 3,10 2,33 24 148,40 194,77 259,69 28 3,49 2,66 2,00 28 173,13 227,23 302,97 32 3,06 2,33 1,75 32 197,86 259,69 346,26 36 2,72 2,07 1,55 36 222,59 292,15 389,54
Tabla 26 A la izquierda, comparación de velocidades (m/s) y a la derecha comparación de cadencia (rpm) con mismo desarrollo.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
53
13.2 GUÍA RÁPIDA PLOTDIGITIZER
1.- Descargar el programa de este link: http://plotdigitizer.sourceforge.net
2.- Clicar en Downloads.
3.-Clicar en el enlace
Download
PlotDigitizer_2.6.4_W
indows.zip (1.2 MB)
Anexo
54
4.- Abrir el archivo descargado y extrae en la carpeta deseada.
5.- Una vez abierto el programa descargado clica en “PlotDigitizer” para abrir el
programa.
6.- File->Open-> (la imagen que quieras usar)
7.- Marcar primero el punto X de origen de coordenadas y clicar en la casilla “Use X
calibrationfor Y-axis”. Dar el valor 0 para que sea el origen de la abscisa. Y luego
“okay”.
Imanol Areizaga Ugarte Comparación de bicicletas de 26’’ y 29’’
55
6.- Clica ahora en el punto donde sabes la
distancia y dar el valor de la distancia de los
puntos seleccionados y clica “Okay”.
7.- Clicar los puntos los cuales
quieres saber.
8. Para finalizar clicar en “Done”
para visualizar los puntos que has
marcado. El orden de los valores es
el mismo orden de los puntos
marcados.
Nota: Para que el error en las mediciones sea mínimo es recomendable utilizar el
zoom lo máximo posible.