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Desacreditamos cinco conceptos erróneos persistentes sobre la fibra de carbono

Mito: un cuadro de carbono no durará tanto como uno de metal.
Realidad: siempre y cuando no choques fuerte ni golpees el cuadro con un martillo, en teoría, una bicicleta de carbono puede durar para siempre. De hecho, el acero y el aluminio duran tanto tiempo antes de que el metal se fatiga y ya no se pueden usar de manera segura, pero el carbono permanece estable indefinidamente.

Mito: después de un choque, debe hacer que un profesional inspeccione su cuadro.
Realidad: la mayoría de las grietas que comprometerían la integridad de su bicicleta son fáciles de detectar. También puede pasar un paño suave sobre los enganches de los tubos que indican posibles problemas. Si encuentra algún problema o desea una segunda opinión, comuníquese con su fabricante o con un taller de reparación de carbono de buena reputación. Los expertos residentes pueden verificar si hay daños con un reflector de ondas ultrasónicas o una cámara infrarroja.

Mito: Los marcos agrietados no se pueden reparar.
Realidad: Shawn Small, propietario de Ruckus Composites, se apresura a disipar esta ficción. En muchos casos, el carbono se puede reparar más fácilmente que el aluminio, dice. Él debería saber. Su taller repara entre 1.500 bicicletas al año. Para reparar un cuadro dañado, Ruckus elimina el daño, coloca capas de carbono preimpregnado sobre el vacío y luego vuelve a pintar la bicicleta.

Mito: Las bicicletas de carbono son más frágiles que los modelos de aluminio o acero.
Realidad: los cuadros de carbono son relativamente fuertes y pueden soportar una cantidad significativa de fuerza, pero solo si se aplica en la dirección prevista por los ingenieros, por ejemplo, el impacto de un bache en la carretera. Pero si esa fuerza proviene de una dirección inesperada, si chocas contra un árbol o pisas la vaina, el material es lo suficientemente frágil como para romperse.

Mito: El sol puede dañar tu cuadro de carbono.
Realidad: En realidad, es seguro. Los fabricantes de bicicletas usan pintura y/o ceras resistentes a los rayos UV para proteger su cuadro de los rayos potencialmente dañinos.

Estoy parado en Earl's Cyclery & Fitness en South Burlington, Vermont, mirando una fila de bicicletas de fibra de carbono, contemplando las diferencias entre la carmesí y blanca de $1,900 que tengo frente a mí y la belleza negra mate de $9,000 en la final de la línea.

He estado alrededor de las bicicletas el tiempo suficiente para saber que los componentes de alta gama pueden marcar una gran diferencia en el resultado final, pero eso solo representa una parte. Lo que quiero saber es: ¿Qué pasa con los marcos?

Me inclino lo suficiente para que mi aliento forme condensación en los tubos, pero las técnicas de construcción dentro de estas bicicletas claramente se encuentran debajo de la superficie. Me dirijo a Joe Drennan, el gerente de Earl, y le pregunto: "¿Qué pasa?"

Explica que los fabricantes de bicicletas usan varios grados de carbono. "Cuando gastas más, obtienes un material más fuerte, por lo que los fabricantes pueden usar menos, lo que hace que el marco sea más liviano", ofrece. Eso tiene sentido, pero cuando presiono a Drennan sobre cómo difieren los grados, cómo afectan la sensación de una bicicleta en la carretera y si la bicicleta de carbono premium de una marca es como la de otra, va detrás del mostrador y regresa con una pila de catálogos. Claramente, tengo deberes que hacer.

De vuelta a casa, hojeo la literatura y accedo a Google. Estoy bombardeado con información. La fabricación de carbono es tan complicada y tiene tantas variables que al principio dudo que pueda entenderlo. No quiero una clase de nivel de maestría en ciencia de materiales, pero quiero entender cómo están diseñados estos marcos para poder tomar una decisión informada. Pero persevero durante las próximas semanas, finalmente levanto el teléfono y hablo con casi una docena de ingenieros de fibra de carbono de marcas como Cervelo, Giant, Specialized y Trek. Con el tiempo, el misterioso material se vuelve más nítido.

¿La revelación más sorprendente? El carbono utilizado en cada bicicleta, sin importar el costo, proviene de uno de solo cinco fabricantes. Como aprendería, esas fibras se pueden ajustar de muchas maneras antes de que terminen en un cuadro, pero cada bicicleta comienza con más o menos las mismas materias primas. "Construir una bicicleta de carbono es como poner personas en una cocina, todos con los mismos ingredientes", dice Jeff Soucek, director de investigación y desarrollo de Felt Bicycles. "Algunos serán grandes chefs y harán algo delicioso".

Casi todo el carbono producido por los cinco fabricantes se destina a la industria aeroespacial (la cantidad total de carbono utilizada por todos los fabricantes de bicicletas en un año es menor que en tres Boeing 787 Dreamliner). La Asociación Japonesa de Fabricantes de Fibra de Carbono ha categorizado cinco grados del material, cuatro de los cuales se usan en bicicletas y pueden ayudar a orientar la compra de su bicicleta. Esos grados se definen, entre otras cosas, por la rigidez del carbono (también llamado módulo) y la resistencia a la tracción (que se prueba tirando del material hasta que se fractura). A medida que avanza en la escala, el material generalmente se vuelve más rígido y más costoso, pero no siempre más resistente (vea el gráfico en la página siguiente).

Todo el carbono comienza como fibras delgadas que primero deben convertirse en láminas mediante tejido o alineando los hilos en una dirección uniforme antes de que se conviertan en parte de una bicicleta. Luego, los fabricantes agregan resina similar al pegamento para crear un material compuesto llamado preimpregnado, que se puede cortar y colocar en capas en formas complejas. Entonces las cosas se ponen realmente interesantes.

Las bicicletas de carbono pueden contener hasta 500 piezas de preimpregnado, ensambladas en 40 o más capas y, a menudo, combinando diferentes grados. Algunas piezas son tan largas como un tubo descendente, mientras que otras no son más grandes que un sello postal. Mediante el uso de carbono rígido en algunos lugares y hebras más indulgentes en otros, los ingenieros pueden adaptar la sensación de una bicicleta. Así es como una compañía como Specialized puede ajustar una Roubaix para que sea cómoda en viajes largos y hacer una Tarmac ultrarígida de precio similar. A medida que la estructura de una bicicleta y las formas de los tubos se vuelven más complejas, generalmente se requieren grados más altos de carbono para alcanzar los objetivos de resistencia, peso y rigidez de los fabricantes. Eso puede aumentar significativamente el precio.

Nunca entenderé completamente todos los matices de la fabricación de carbono, pero los conceptos básicos ahora tienen suficiente sentido como para sentirme cómodo al entrar a una tienda y seleccionar una bicicleta. Regreso a Earl's y busco dos modelos que cuestan alrededor de $3,500 cada uno. Están hechos principalmente de carbono de nivel medio, y cuando Drennan me dice que ambos deberían ofrecer un andar indulgente, entiendo por qué es así. Solo queda una pregunta: ¿Cómo sé cuál ofrecerá un viaje más placentero?

Eso es fácil, me dice Drennan:

"Todavía tienes que andar en bicicleta".

Cómo se comparan los cuatro niveles de carbono utilizados en las bicicletas

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Módulo estándar

Módulo de 200280 Gpa

Resistencia a la tracción de 2500 Mpa o superior

Relativamente fuerte y rígida, esta es la forma de fibra de carbono más económica y se encuentra casi exclusivamente en cuadros de nivel de entrada.

Usado en: Tubos completos, uniones de tubos, áreas de alta tensión alrededor del tubo de dirección, tubo inferior inferior y vainas inferiores (incluso en algunas bicicletas de gama alta).

Módulo intermedio


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Módulo de 280350 Gpa

Resistencia a la tracción de 3500 Mpa o superior

El más fuerte de todos los carbonos, se encuentra principalmente en cuadros premium.

Usado en: áreas de alta tensión, como tirantes flexibles, y en regiones de resistencia crítica, como el tubo superior, el tubo inferior y partes del tubo de dirección.

Módulo alto


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Módulo de 350600 Gpa

Resistencia a la tracción de 2500 Mpa o superior

Este carbono es, en promedio, un 62 por ciento más rígido que el módulo estándar, pero es más frágil, por lo que los ingenieros lo usan con moderación. Una bicicleta de gama alta puede contener un 25 por ciento de fibras de alto módulo.

Usado en: áreas que requieren rigidez lateral adicional, como un tubo inferior, tubo de asiento o vaina.

Módulo ultraalto


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Módulo de 600+ Gpa

Resistencia a la tracción de 2500 Mpa o superior

El más rígido de los tipos de carbono, también es frágil y muy caro. Se usa selectivamente en bicicletas de primera línea, a menudo con carbono de módulo intermedio más fuerte, incluso entonces, comprende solo alrededor del 15 por ciento del material.

Usado en: Zonas de bajo impacto, como el centro del tubo superior.

Módulo: Rigidez, o qué tan bien un material resiste el estiramiento.

GPA: Gigapascales. El módulo se mide en Gpa.

Resistencia a la tracción: una representación de cuánta fuerza puede soportar una fibra antes de fallar.

MPA: Megapascales. La resistencia a la tracción se mide en Mpa.

*Estas normas de la Asociación Japonesa de Fabricantes de Fibra de Carbono son pautas que solo los fabricantes de bicicletas y otros fabricantes de productos de carbono pueden etiquetar sus productos como prefieran.

FIBRA DE CARBON
Hay dos precursores del carbono: la brea similar a una roca y el poliacrilonitrilo (o PAN), que es un filamento similar a un hilo de pescar preferido por los fabricantes de bicicletas. Para hacer fibras, los fabricantes hornean el PAN; calentarlo por más tiempo crea un producto más puro, más liviano y más rígido. Los hilos de carbono premium pueden ser tan delgados como 7 micrones, aproximadamente una diecisieteava parte del ancho de un cabello humano.

RESINA
El epoxi de resina similar al pegamento mantiene las hebras de carbono en su lugar llenando los espacios entre ellas para que puedan proporcionar integridad estructural. Los fabricantes pueden mezclar aditivos (pelotas de goma microscópicas, por ejemplo) para mejorar ciertas características de rendimiento, como aumentar la capacidad de una bicicleta para permanecer intacta durante un choque.


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PRE-EMBARAZO
Son las finas láminas de fibra flexible impregnadas de resina que, salvo contadas excepciones, se utilizan para fabricar bicicletas de carbono. Cada lámina compuesta tiene entre 3.000 y 24.000 hebras de carbono por octavo de pulgada. En carbono estructural, el tipo de preimpregnado que da a las cámaras de bicicleta su resistencia y rigidez, las fibras se colocan unidireccionalmente, lo que las hace más resistentes. Los tejidos entrelazados que ves en muchos marcos son en su mayoría cosméticos, pero ofrecen cierta protección contra impactos.


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DISPOSICIÓN
Los procesos de fabricación varían mucho entre empresas (e incluso según el modelo), pero la mayoría de las bicicletas compuestas se fabrican colocando pequeñas tiras (derecha) de carbono alrededor de un núcleo sólido dentro de un molde (extremo derecho). Calentar el molde licua la resina y la presión forma el preimpregnado en la forma del marco.


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Venganza especializada (cortesía)


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Piezas del rompecabezas
Para los ingenieros, construir un cuadro de carbono es como armar un intrincado rompecabezas en 3D. Las bicicletas pueden tener cientos de piezas, ensambladas en 40 o más capas. Para hacerlo bien, los diseñadores confían en un software de computadora llamado Análisis de elementos finitos (FEA), que los ayuda a determinar dónde deben usar cada grado de carbono y cuál es la mejor manera de orientar las piezas para obtener la combinación ideal de resistencia, rigidez y flexibilidad. Sin moverse de sus escritorios, los ingenieros pueden pasar por cientos de variaciones por hora hasta encontrar el equilibrio adecuado. Una bicicleta de alto rendimiento como la Venge de Specialized, que se muestra, requiere alrededor de 400 piezas individuales de carbono. Cada color representa un grosor diferente de los tubos de carbono.

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