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


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


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


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


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.


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


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’’


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


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


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


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)


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


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.


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)


14

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

Figura 19 Cálculo de aceleración


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’’


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


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


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


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’’


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''


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)

(

)


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)


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


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


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

)


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)


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


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

)


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)


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


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


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%


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


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


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.


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%


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%


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%


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.


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.


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


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


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.


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

http://linkagedesign.blogspot.com/

http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2010.web.dir/Michael_Stanfill/Designs.html

http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2010.web.dir/Michael_Stanfill/Designs.html

http://esmtb.com/

http://www.mountainbike.es/

http://asociacionambe.es/

http://www.uci.ch/

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


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


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.


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)

http://plotdigitizer.sourceforge.net/

http://sourceforge.net/projects/plotdigitizer/files/latest/download?source=files



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”.


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.

doble suspensión de 26’’ y 29’’orbea occam 29'' digitalizada ..... 39 figura 41...

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