La misión de los cambios de marchas es mantener un ritmo de pedaleo, cómodo u óptimo del ciclista sea cual sea el terreno por donde circula, ya sea paseando o practicando deporte.

Cien años de 3 velocidades en la bicicleta
Sin duda, los cambios de marcha se remontan a los inicios de la bicicleta. En 1902 los ingleses Henry Sturmey y James Archer bajo los auspicios de Frank Bowden propietario de la fábrica de bicicletas Raleigh en Nottingham (fundada en 1895) inventan el llamado cambio interno de 3 velocidades que producen para sus bicicletas. Si en 1902 la producción de bicicletas de la factoría Raleigh había llegado a las 89.622 unidades, la incorporación del cambio de marchas la incrementó en un solo año a 102.954 y alcanzaba la cifra de 154.917 en 1906. El éxito de este invento revolucionó el mundo de la bicicleta. Hoy los llamados cambios internos son unos desconocidos en nuestro país, pero fueron el estándar hasta los años 50. La historia de los cambios de marcha es otro capítulo de la apasionante historia de la bicicleta.  

Cambio de marchas externo convencional (arriba) y abajo cambio de marchas externo especial para bicicletas plegables desarrollado para Dahon. Obsérvese que queda más alejado del suelo.

Hablar en propiedad sobre cambios de marchas
Para poder explicar el porqué de los cambios es necesario aclarar algunos conceptos:

- Marchas largas: se llaman así porqué pedaleando poco avanzamos mucho, lo cual las hace ideales cuando circulamos a velocidades elevadas o en bajadas.
- Marchas cortas: es todo lo contrario a las largas; en este caso nos permiten que pedaleando mucho avancemos poco; por el contrario, esta alta velocidad de giro en los  pedales nos es muy útil para subidas o iniciar la marcha, puesto que cuesta poco esfuerzo.
- Ratio: cuando hablamos de ratio, en esta ocasión, hablamos de la diferencia de desarrollo entre la marcha más larga y la marcha más corta se suele calcular en %.
Cadencia de pedaleo: es la velocidad de pedaleo.
 

Control del esfuerzo
Cada ciclista tiene una cadencia de pedaleo en la que se siente cómodo, el cambio de marchas nos permite mantener esta cadencia independientemente del terreno por el que circulamos, ya sean subidas, llanos, bajadas, asfalto o tierra.

Rueda trasera con un cambio de marchas interno que no necesita mantenimiento alguno.

Utilizar una cadencia de pedaleo inadecuada no sólo es derrochar energía para nada sino que también a medio o largo plazo puede causarnos lesiones fisiológicas en las piernas. Una cadencia baja nos hace pedalear mucho en relación a la distancia que avanzamos. En cambio una carencia demasiado elevada puede ser perjudicial para el ciclista ya que sometemos las rodillas a realizar una mayor tensión para superar el esfuerzo a que nos obliga. En este segundo caso también se puede producir un mayor desgaste en los componentes de la bicicleta implicados: la transmisión, la cadena, los piñones, los platos, las bielas y los pedales debido al esfuerzo al que se les somete. 

Para poder mantener una cadencia de pedaleo cómoda es necesario poder cambiar de marchas. Cuando circulamos en llano con un ritmo adecuado y llegamos a una subida, notamos que para mantener la velocidad, debemos aumentar nuestro esfuerzo, nuestra cadencia disminuye y se vuelve incómoda. Para mantener un ritmo adecuado de pedaleo es necesario utilizar marchas más cortas.
Cuando llegamos a una bajada nos pasa lo contrario, nos resulta más fácil pedalear y aumentamos la velocidad, cosa que hace que nuestra cadencia aumente y resulte poco efectiva puesto que aunque movemos a las piernas a mayor velocidad esta no se transmite de forma efectiva. Para mantener una cadencia cómoda debemos seleccionar marchas más largas.

Lo que hay que valorar para escoger un cambio de marchas para la bicicleta    
En el mercado existen diferentes sistemas de cambios de marchas para bicicletas de diversos fabricantes y distintas calidades o características técnicas. Para saber que tipo de cambios necesitamos o puede adaptarse a nuestras necesidades es necesario saber que uso vamos a  darle a la bicicleta. Si nuestra intención es utilizar la bicicleta en zonas con desniveles suaves no será necesario que nuestro cambio tenga un ratio muy amplio, en cambio si la vamos a utilizar en zonas de desniveles bruscos, cuanto más ratio mejor. 

El número de velocidades también debemos valorarlo. Un cambio interior de 3 velocidades y uno exterior de 6, tienen prácticamente el mismo ratio, pero uno tiene el doble de marchas que el otro. Podremos correr exactamente lo mismo y subir las mismas cuestas. La diferencia, en este caso, es que con en el cambio externo tenemos la ventaja de poder ajustar mejor la cadencia de pedaleo para que nos sea más cómoda. La progresividad en los cambios de marcha produce una sensación placentera en el pedaleo y muchas veces si nos fijáramos en la utilización de las marchas en un cambio de 6 velocidades (por ejemplo en circuito urbano) observaríamos que son esencialmente dos o tres ya que el resto son tan sólo de transición. 

Esquema del impresionante cambio de marchas interno de 14 velocidades desarrollado por Roloff.

La menor progresividad en un cambio interior respecto a uno externo ha sido una de las causas de que este perdiera la partida frente al cambio externo con el boom de la bicicleta de los años sesenta y setenta. El éxito del cambio interno se debe al bajo mantenimiento y a la ventaja en poder cambiar de marcha en parado. Si tenemos en cuenta que hasta finales de los años 50 la bicicleta mantenía el liderazgo como medio de transporte en las urbes y las zonas rurales disponer de elementos mecánicos de larga duración era fundamental. Al mismo tiempo, cuando la bicicleta se usa para hacer recados, circular por calles con cada vez más gente y vehículos, el cambio interno facilitaba iniciar el pedaleo con menos esfuerzo por la posibilidad de cambiar la marcha sin movimiento. 
Para una bicicleta urbana, un cambio interno es el más aconsejable ya que por el tipo de conducción de estar parando y arrancando constantemente es ideal. Además, actualmente, se fabrican cambios internos de 7, 8 y 14 velocidades que compiten sin problemas en progresividad en las marchas con los cambios externos.

Tipos de cambios de marcha para bicicleta
Cambios externos (Existen diversas marcas, algunas poco conocidas pero de gran calidad): son los más comunes y los mas conocidos en nuestro país, pero no los más antiguos. Son fácilmente reconocibles por que tienen al descubierto todo el sistema de piñones y de platos. Es la tecnología que equipa la mayoría de bicicletas y son ideales para bicicletas deportivas, tanto de montaña como de carretera y cicloturismo debido a un amplio ratio que alcanza hasta el 618% en 27 velocidades. Los cambios externos permiten combinar con diferentes medidas de platos en las bielas lo cual permíte adaptar nuestra cadencia a una gran variedad de desniveles.

Cambio de marchas mixto (Dual Drive de SRAM), obsérvese el buje del cambio interno y la corona de piñones típica de los cambios externos

Cambios internos (Sram, Shimano Nexus, Sturmey-Archer, Roloff). Sin duda, es el mejor sistema de cambio de marchas que existe por ser limpio, de bajo mantenimiento y rápido y, sobretodo, porque se puede cambiar sin necesidad de peladear. El sistema de marchas se encuentra en el interior del buje de la rueda trasera dejando al descubierto solo un piñón para el arrastre de la cadena. Suelen tener pocas marchas, de 3 a 8, eso lo limita a un uso con desniveles medios o bajos, su ratio va desde 190% en 3 velocidades (equivalente a un cambio de 6 marchas externo) a 307% en 8 velocidades. Existe una versión de 14 velocidades con un ratio de 526% (equivalente a unos cambios externos de 21 velocidades) ideal para cicloturismo o bicicletas híbridas, pero es excesivamente caro.

Cambios mixtos: sistema ideal para cicloturismo, bicicletas híbridas, plegables y reclinadas. Combina los cambios externos traseros con un buje de cambio interior que realiza la función de los platos. Se reduce el mantenimiento, los ruidos y  gana en comodidad. Tiene un ratio máximo de 576%.  El fabricante alemán Sram ya hace años que lo fabrica (DUAL DRIVE)y Shimano lo incorporó en su catalogo por primera vez el 2005 (Intego).

Cambio interno de pedalier (Schlumpf): El diseño de este cambio se centra en facilitar que un cambio interno o externo trasero pueda incrementar su ratio simulando el cambio de platos en las bielas. Es un sistema limpio, cómodo y con todas las ventajas de los cambios internos. Aunque sólo tiene dos posiciones estas permiten doblar y casi triplicar el ratio de cualquier cambio trasero, interno o externo, con un solo plato. Su principal ventaja es que se evita la necesidad de desviador para la cadena y le da mayor duración a la misma. El hecho de ser un sistema cerrado le confiere una gran durabilidad frente a las inclemencias del tiempo, la abrasión del polvo y el agua. Por su elevado coste no puede competir con un sistema de desviador y diferentes platos.