Los fabricantes de nuevos modelos de bicicletas pueden hacer hincapié en los avances en rigidez, peso, comodidad o aerodinámica. Entre estos criterios, la rigidez suele ser el más destacado, ya que es un componente fundamental para que una bicicleta sea lo más eficiente posible en la transferencia de potencia mecánica. Aún así, debajo de la idea general de rigidez hay muchos matices.
A menudo, entre las diversas características de venta que utilizan los fabricantes para destacar sus productos se encuentra la "mayor rigidez". Mucha gente habla de ello, pero pocos conocen realmente este parámetro. Sin embargo, al igual que ocurre con el peso de una bicicleta, mucha gente exagera los efectos de una mayor rigidez. No siempre es mejor lo más resistente en función de la rigidez.
¿Qué es la rigidez?
Aclarar qué es la rigidez nos ayudará a iniciar el análisis del significado de esta característica. En ingeniería, la rigidez es la capacidad de un componente estructural –en el ejemplo de una bicicleta, el cuadro– de soportar la deformación resultante de la aplicación de fuerzas externas, según la definición generalmente utilizada.
Esta es la razón por la que la mayoría de las personas imaginan rápidamente la fuerza ejercida sobre los pedales y el grado de deformación lateral del cuadro con cada pedalada cuando hablan de rigidez.

Sin embargo, esta es solo una de las fuerzas que influyen en el cuadro. A menudo se pasan por alto otras fuerzas, como la fuerza centrífuga que se experimenta al tomar curvas, la reacción del cuadro a los baches de la carretera y los efectos de otras irregularidades de la carretera.
Los ingenieros que diseñan bicicletas tienen que tener en cuenta todos estos elementos para crear no sólo un cuadro con una capacidad de absorción de impactos adecuada, sino también una rigidez suficiente, manteniendo la bicicleta en su conjunto lo más ligera posible.
Por lo tanto, cuando hablamos de la rigidez del marco, debemos considerarla en varias facetas del mismo. Si examinamos este valor detenidamente en varias áreas de la imagen, descubriremos lo fascinante que es.
Dicho de otro modo, alcanzar la máxima rigidez posible no es difícil. Solo es cuestión de añadir material adicional, sobre todo si la resistencia a la tracción del material básico es alta, lo que produce una construcción más resistente. Además del contenido, la sección transversal del tubo también es muy importante. Cuanto mayor sea la sección transversal, mayor será la rigidez. Sin embargo, la contrapartida es un cierto aumento de peso.
Además, la configuración de la fibra de carbono es muy importante. El método más importante en la actualidad depende de cambiar la disposición de las fibras unidireccionales. Las fibras unidireccionales tienen la característica de una gran rigidez en la dirección de las fibras, pero una rigidez muy baja en dirección perpendicular a esa dirección. Esto permite a los ingenieros crear varias partes del cuadro en función de la ubicación de cada lámina de fibra para adaptarse a propósitos particulares.
Para que la correspondencia sea perfecta se requieren cálculos bastante sofisticados. Afortunadamente, para terminar este trabajo, los ingenieros del siglo XXI recurren principalmente al software de análisis de elementos finitos (FEA) en computadoras de alto rendimiento. Los ingenieros pueden crear cientos de marcos virtuales y replicar sus reacciones a distintas tensiones aplicadas con este programa.
El diseño del cuadro tiene como objetivo lograr el equilibrio y agregar rigidez solo cuando sea necesario. Para lograrlo, definimos numerosas variedades de rigidez en el cuadro de la bicicleta.
Pedaleo rígido: rigidez lateral
En primer lugar, una de las medidas más utilizadas es la rigidez lateral, que los fabricantes prueban en sus laboratorios colocando pesos en el eje de pedalier para reproducir la fuerza con la que se pedalea. En general, esta rigidez mide el grado de distorsión en el área del eje de pedalier con cada golpe de pedal. Curiosamente, una mayor rigidez lateral siempre es deseable, ya que al reducir el movimiento lateral, la fuerza vectorial que creamos se envía de la forma más efectiva posible a la rueda trasera.
El triángulo trasero también debe ser lo suficientemente rígido para evitar la deformación a medida que la cadena mueve fuerza hacia atrás.
Como probadores de bicicletas, esta es la métrica que queremos medir para evaluar la capacidad de aceleración rápida de una bicicleta. Los escaladores y los velocistas, que necesitan una bicicleta que mantenga la máxima potencia de salida durante un ataque o durante un sprint en grupo, dependen especialmente de esta capacidad. Pero la mayoría de los cuadros del mercado tienen una muy buena eficiencia de pedaleo a velocidad de crucero, ya que la producción de potencia es más constante y no varía mucho de lo que podemos alcanzar nosotros, los entusiastas habituales.
Los fabricantes se han concentrado en adoptar ejes de pedalier más grandes y platos y bielas de 30 mm para alcanzar una alta rigidez lateral en la zona del eje de pedalier. Aunque no se exagera para no comprometer la compatibilidad de la rueda trasera, el triángulo trasero también suele ser algo fuerte, especialmente en sus laterales. Los diseños asimétricos abundan tanto en el triángulo trasero como en el eje de pedalier para equilibrar las respuestas a las diversas tensiones aplicadas en el lado de la transmisión y en el lado opuesto. Además, para maximizar este impacto tanto como sea posible se emplean varias capas de fibra de carbono.
Manejo preciso: rigidez torsional
La rigidez torsional es un factor más crítico, pero rara vez mencionado. Especifica el grado de torsión del cuadro bajo distintas cargas. En particular, al tomar curvas, esta torsión puede tener un efecto importante en la alineación de las ruedas delanteras y traseras, lo que influye en el manejo de la bicicleta.
La bicicleta genera una fuerza centrífuga que normalmente nos empuja hacia afuera de la línea de salida al aplicar fuerza centrípeta hacia el interior de la curva durante las curvas a alta velocidad. Las variaciones estructurales entre la horquilla delantera y el triángulo trasero hacen que las fuerzas que actúan sobre las ruedas delanteras y traseras no estén del todo alineadas, lo que da como resultado una pequeña desalineación de las ruedas a lo largo del recorrido.
En el caso de los pilotos, esto se llamaría manejo impreciso. Es como intentar trazar una línea con un pincel en una curva; la respuesta de la moto no es tan nítida como uno desearía. Por el contrario, una moto que se comporta bien en este criterio no solo facilita el trazado de curvas, sino que también con una simple acción la moto puede ser guiada hacia el vértice de la curva. La moto volverá progresivamente a una línea recta con un movimiento bastante suave y progresivo después de pasar el vértice. Además, la reacción a los cambios bruscos de dirección en la curva será más rápida. La sensación general de paso por curva se vuelve ligera y directa, libre de la lentitud que se siente en las motos con poca rigidez.
Los fabricantes suelen utilizar tubos de dirección de mayor diámetro y reforzar la horquilla para evitar que el cuadro se tuerza fácilmente. De hecho, el tamaño de los cojinetes del juego de dirección ha ido cambiando con el tiempo, desde los convencionales de 1 pulgada hasta los cojinetes de 1.5 pulgadas que se suelen utilizar en la parte inferior del juego de dirección. Dado que proporciona el soporte principal para la construcción del cuadro, el tubo inferior de la bicicleta suele tener también la sección transversal más ancha.
Sin embargo, también hay que tener en cuenta otro elemento: la rigidez torsional y la rigidez lateral deben estar equilibradas para garantizar que el cuadro funcione de forma óptima sin concesiones. Por otro lado, una rigidez lateral demasiado fuerte tanto en el eje delantero como en el trasero puede dificultar la conducción de la bicicleta cuando las condiciones de la carretera no son óptimas, ya que produce rebote tras cada impacto contra el suelo. Por tanto, hay que prestar mucha más atención que solo a estos elementos.
Conducción suave: rigidez vertical
Si bien el objetivo de los puntos anteriores es conseguir la mayor rigidez posible, en el plano vertical el planteamiento es todo lo contrario: debe haber una cierta rigidez para evitar el efecto rebote, pero al mismo tiempo debe haber suficiente capacidad de deformación para absorber las irregularidades de la carretera.
Se trata de una métrica particularmente difícil de ajustar, ya que el peso del ciclista la determina y el diseño de la bicicleta debe tener en cuenta un amplio espectro de tipos de ciclistas. Por supuesto, el análisis de big data sobre ciclistas nos ayuda a predecir el tipo de cuerpo típico de los ciclistas que utilizan una talla determinada, lo que permite a los ingenieros modificar este valor con mayor precisión.
En términos generales, la rigidez vertical está muy influenciada por la sección transversal de los tubos del cuadro y la configuración de la disposición de las fibras de carbono, al igual que ocurre con la rigidez lateral. El objetivo es optimizar la rigidez vertical de tal forma que, sin sacrificar la rigidez lateral, se obtenga un equilibrio perfecto entre la absorción de impactos y la eficiencia de la transferencia de potencia.
Las formas aerodinámicas de los tubos mejoran la sección transversal vertical del tubo, lo que afecta a la rigidez vertical y, por lo tanto, a la aerodinámica. Por otro lado, la sección transversal horizontal más pequeña influye en la rigidez lateral, lo que produce un efecto opuesto al que se busca lograr con el cuadro.
Por lo general, la solución a esta dificultad es ampliar la sección transversal horizontal del tubo y utilizar formas de tubo de ala de cola virtuales. Sin embargo, esto influye en el rendimiento aerodinámico y en el peso.
¿Qué pasa si la bicicleta es demasiado rígida o demasiado blanda?
Como hemos dicho, es bastante fácil construir una bicicleta bastante rígida utilizando materiales modernos si la rigidez absoluta es la consideración más importante. Pero muy pocos de nosotros podemos montar en una bicicleta así durante más de una hora, no solo porque las fuerzas de manejo excesivamente reactivas nos obligan a permanecer constantemente tensos, sino también porque las superficies cambiantes de la carretera harán vibrar rápidamente nuestros brazos y espalda.
En realidad, en algún momento tuvimos motos como estas. Aunque podían resultar increíbles al primer pedaleo, especialmente al acelerar, pronto comprendíamos que estas motos eran inútiles en el mundo real. Con el tiempo causaban más daños que beneficios y, en cada curva cuesta abajo, incluso con nuestra gran confianza en las curvas, nos ofrecían una respuesta mínima. Muchos de nosotros sin duda recordamos las motos de competición totalmente de aluminio que dominaron a principios de los años 2000: auténticas "dos ruedas y un palo, nada más, simplemente seguir".
El otro extremo sería lo que llamamos "bicicletas de algodón". En este tipo de bicicletas parece que más de la mitad del trabajo se desperdicia, ya que debes producir constantemente grandes cantidades de potencia solo para mantener la velocidad de crucero. Sin mencionar que la respuesta es tan lenta como la de una persona mayor cuando intentas acelerar.
Estas motos pueden hacer soñar con trazar curvas. Los conductores de motos de carretera de gama media con cuadro de acero sin duda sabrán exactamente a qué me refiero. Aunque podemos decir que estas motos tienen un "diseño elegante con una sensación de lujo", quienes conocen su historia real saben que no es así.
En base a la conversación anterior, podemos decir en general que, en la mayoría de las circunstancias, es claramente deseable una mayor rigidez; sin embargo, es absolutamente necesario realizar pruebas exhaustivas en cada lado del cuadro para lograr finalmente un equilibrio perfecto en todos los criterios. Básicamente, la rigidez general de los cuadros ha cambiado obviamente con el paso de los años. Mientras que en un modelo de hace quizás diez años, es posible que tengas que esforzarte mucho más; en las versiones más nuevas, es posible que solo necesites aplicar unas pocas pedaladas. Esta analogía te ayuda a valorar de forma natural la evolución del conocimiento del diseño de cuadros, la diversidad de herramientas de diseño y la gran influencia de los desarrollos de materiales en el rendimiento de la bicicleta.