Comprender los cambios de marcha de bicicleta

Ante la duda de estar mirando una bicicleta que nos gusta y estar indecisos por el número de marchas que nos ofrecen en cada modelo, así como el tipo de cambio que incorpora, creemos que hay que conocer algunos conceptos básicos sobre el cambio de marchas de una bicicleta. Ésta es una invitación con un ritmo más ligero que el habitual de esta sección para adentrarse en el mundo del “desarrollo” y la “relación de transmisión”, imprescindibles para adentrarse en el mundo de los cambios de marcha de bicicleta.

Bicicleta tándem, donde se aprecian los dos platos impulsores.

“Los desarrollos” no son un grupo de música

Puede que alguna vez nos hayamos enfrentado con la complejidad de los llamados desarrollos en una bicicleta con cambio de marchas. Por si ya no es fácil escoger entre un cambio interno, uno externo, bicicleta de rueda pequeña o más grande, uno debe saber de qué va esto de los desarrollos. En pocas palabras: el desarrollo del cambio de marchas no es más que la relación de transmisión. La relación de transmisión determina la diferencia de vueltas que da el eje que hace la impulsión, respeto a las vueltas que dan las ruedas motrices. En una bicicleta podemos variar esta relación cambiando el piñón de ataque (el que gira unido al eje de impulsión) teniendo en cuenta que, cuantos más dientes tenga dicho engranaje, conseguiremos mayor velocidad a costa de perder aceleración y realizar un mayor esfuerzo, -y viceversa.

En los mecanismos mecánicos del tipo poleas con correas o engranajes, existe también lo que se llama relación de transmisión. Por ejemplo, si tenemos un mecanismo de dos poleas de la misma medida unidas por una correa y, a una de las dos, la hacemos girar una vuelta completa, la otra girará una vuelta completa. A este milagro se le da el nombre de relación de transmisión de 1 a 1, también expresada como 1:1 o simplemente, l. Si variamos el tamaño de las poleas y montamos una polea el doble de grande de la otra, cuando la polea de impulsión es la grande y da una vuelta, la arrastrada habrá dado dos vueltas. En este caso la relación de transmisión es de: 1 vuelta que se aplica a dos vueltas que se reciben, o sea, de 1 a 2, 1:2 o 0,5.

Un mecanismo de dos engranajes de la misma medida, unidos por una cadena. Si a uno de las dos le hacemos girar una vuelta completa, el otro girará otra vuelta completa; su relación de transmisión es 1.

Si por el contrario la polea de impulsión es la pequeña, al girar la polea de menor diámetro ocurre que, mientras ésta da una vuelta, la grande solo dará media. Ahora decimos que la relación de transmisión es de 2 a 1, 2:1 o 2. En caso de no saber el tamaño exacto de las poleas, la relación se calcula dividiendo el diámetro de la polea motriz o impulsión entre el diámetro de la polea que recibe el movimiento o es arrastrada. O sea, si cogemos el último caso e imaginamos que la polea pequeña que actúa de motriz mide 14 cm y la grande 22 cm, la relación de transmisión se calcula dividiendo el diámetro de la polea motriz entre el diámetro de la polea que recibe el movimiento: 14:22 = 0,63. En conclusión, por cada vuelta que da la polea motriz, la polea “resultante” se mueve 0,63 vueltas.

En el caso de las bicicletas, estas dos “poleas” son el plato que actúa de impulsión (es donde van los pedales) y el piñón o polea arrastrada en el eje de la rueda trasera. Sin embargo, en las bicicletas no se trata de poleas, sino de engranajes con dientes con lo cual no hace falta ir midiendo los diámetros. Basta con contar el número de dientes que lo compone. Así pues, con un plato de 42 dientes y un piñón de 19 dientes la relación de transmisión es de 42:19, pero es más cómodo decir que es de 2,21 o, lo que es lo mismo, que por cada vuelta de pedal que completa una vuelta en el plato, el piñón o la rueda trasera dan 2,21 vueltas.

El desarrollo en una bicicleta con cambio de marchas puede variar mucho, porque en la rueda trasera disponemos de un grupo de piñones con diferentes medidas y tenemos la posibilidad en el eje pedalier de colocar hasta 3 platos de diferentes medidas. El desarrollo no varía respecto al diámetro de la rueda de la bicicleta, pero sí que se transmite a ellas. Por esta razón, existen en el mercado las bicicletas plegables con ruedas de 16 y 20 pulgadas, que pueden desarrollar el equivalente de una bicicleta convencional de rueda de 28 pulgadas.

El tamaño de la rueda no siempre importa

Una vez que ya sabemos como calcular el desarrollo, ahora debemos centrarnos en cómo afecta su aplicación en las ruedas. Por rozamiento con el suelo, las ruedas son las que nos permiten avanzar y, según sea su diseño, pueden facilitar o dificultar nuestra marcha. Es evidente que no es lo mismo un desarrollo de 2,47 en una rueda de bicicleta de carretera, que en una de montaña. Una bicicleta urbana suele tener un diámetro aproximado de 690 mm. Para conocer lo que realmente avanzamos en una vuelta de pedal, el parámetro determinante es el perímetro de la rueda al cual tenemos que aplicar la formula de 2 x pi x radio (o lo que es lo mismo, diámetro de la rueda x 3,1416). El resultado sería de 2.167 mm o 2,16 metros por cada vuelta.

Los platos con diferentes medidas en el eje de impulsión nos permiten variar la relación de transmisión.

Pero no nos engañemos, el recorrido de una rueda se combina con el desarrollo que usemos de forma diferente. Así pues, si unimos estos dos datos, entendemos que en una bicicleta urbana de una sola marcha con un plato de 42 dientes, un piñón de 19 y una rueda de 690 mm de diámetro, avanza 4,77 metros por cada pedaleada. Este dato lo calculamos multiplicando el perímetro de la rueda por el desarrollo de la marcha o relación de transmisión (2,16 m x 2,21=4,77 m). Lógicamente, en una bicicleta urbana plegable como una Dahon Presto Lite de rueda de 16 pulgadas, -o sea de 40,6 cm de diámetro-, con un plato de 48 dientes y un piñón de 13 obtenemos un desarrollo de 3,69. Si tenemos en cuenta que la rueda de 16 pulgadas tiene un diámetro 40,6 cm (40,6 x 3,1416) recorre 1.275,5 mm o 1,27 metros. Con el desarrollo que permite su configuración, esto nos da una relación de transmisión de (3,69 x 1,27 m) de 4,6 m. Esta bicicleta va equipada con un cambio interno de 3 velocidades, por lo que los cálculos se han realizado con los datos de desarrollo de la segunda marcha, -los desarrollos de los cambios internos se calculan de otra forma. En otras palabras que por cada pedaleada con una bicicleta plegable “pequeña” conseguimos un recorrido nada despreciable respecto a un rueda grande típica. Lo que hay que valorar es el diseño general de una bicicleta y, por tanto, a la hora de escoger un modelo determinado el tamaño de la rueda no siempre importa.

La corona de piñones en el cambio externo nos permite variar la relación de transmisión a nuestro aire.

Dándole ritmo al “desarrollo”

Lo bueno de tener cambios de marchas es la posibilidad variar los desarrollos. El cambio en la bicicleta sería comparable a la caja de ritmos de un sintetizador de música. Así, cuando uno se encuentra con una subida, lo suyo es usar un desarrollo corto pues nos exige menos trabajo. En otras palabras, el desarrollo más corto que puede montarse en una bicicleta de montaña hoy por hoy suele ser de 0,64 (plato de 22 dientes y piñón de 34 dientes). Esta relación, nos permite dar 0,64 vueltas de rueda con el esfuerzo que requiere dar solo una vuelta de pedal.

En la situación contraria, en una fuerte bajada lo que nos interesa es que tengamos el máximo recorrido con el mínimo esfuerzo. Uno de los desarrollos más largos que existen sería en una bicicleta de carretera equipada con un plato de 53 dientes y un piñón de 11 que supone un desarrollo de 4,81 o sea, que por cada vuelta de pedal la rueda nos da 4,81 vueltas. Un rendimiento impresionante si somos capaces de aportarle esta fuerza muscular.

Evidentemente, el desarrollo que debemos utilizar lo marcarán las circunstancias de cada momento: se trata de tener la máxima efectividad con el mínimo esfuerzo. Esto dependerá del estado físico de cada ciclista y de las ganas que tenga cada uno de consumir grasas corporales. Con todos estos datos, sólo nos queda animarte a calcular los desarrollos de tu bici. De esta forma no sólo vas a conseguir sudar menos pedaleando, sino que conocerás mejor las posibilidades que tienes. En cualquier caso, podrás valorar mejor el equipamiento que quieres sin que te vendan “motos” el día que vayas a por una bicicleta.

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