Las bicis de bambú son mejores… para tus nalgas

Bamboo bikes are better for your buttocks
Cortesía de Erba Cycles

Este artículo está basado en el publicado originalmente en inglés en Mapping Ignorance: Bamboo bikes are better for your buttocks

Las bicis son el medio de transporte más sostenible en entornos urbanos. Pero al hablar de sostenibilidad hay que diferenicar entre dos casos diferentes: por un lado necesitamos sostenibilidad energética, ya que los combustibles fósiles no durarán para siempre y las emisiones generadas son muy poco saludables. Las bicis cumplen con este criterio a la perfección, al ser nosotros mismos los que ponemos al energía para conducirlas; y por otro lado tenemos la sostenibilidad en la fabricación, ya que los materiales usados para construir cualquier producto, aunque no desaparezcan durante el proceso como los combustibles, no son ilimitados y se han de utilizar con cuidado para no gastarlos completamente. Además, el procesado de estos materiales también consume energía y genera resíduos, lo que también ha de ser minimizado de cara a la sostenibilidad. Por ejempplo, las actuales bicis de aluminio son una opción de bajo peso que usa uno de los materiales que más recursos utiliza durante su manufactura.

¿Y si sustituimos estos materiales en el cuadro con algo que podamos cultivar? Esta idea no es nueva ni revolucionaria: las primeras bicicletas estaban hechas de madera. Pero aun así, la madera también tiene que ser procesada para obtener la forma adecuada para tu bicicleta. Hay una alternativa muy buena que prácticamente no necesita procesado: las cañas de bambú. Un tubo de madera con un comportamiento estructural envidiable y que se pueden cortar a la medida necesaria parece la elección perfecta para bicicletas. Se usan mucho en Asia Oriental como elemento estructural, y son una de las plantas con crecimiento más rápido del mundo. Pues también llegamos tarde: la bicicleta de bambú fue patentada en 1894 en Inglaterra. No tuvo mucho éxito entonces, pero parece que está viviendo una segunda juventud: debido a su bajo coste es una opción de mucho éxito en países pobres, especialmente en África (The Bamboo Bike Project). También es muy trendy en el mundo desarrollado, y los fabricantes de bicis los están añadiendo a sus catálogos.

En una entrada anterior comprobamos que una bicicleta es auto-estable a ciertas velocidades, y cómo se puede aumentar su estabilidad mediante la modificación de determinados parámetros del modelo. Pero este modelo tenía un cuadro rígido, mientras que los cuadros de las bicis de bambú son mucho más flexibles que los cuadros de aluminio, y es posible que estemos simplificando demasiado el modelo. Investigadores de la universidad Oxford Brookes [1] han desarrollado una metodología que permite comparar cómo la flexibilidad del cuadro afecta al confort del usuario. Y es que es muy difícil cuantificar el confort en bicicletas (o en la mayoría de los medios de transporte). La respuesta dinámica depende del conjunto ciclista-bicicleta-carretera, y los modos de vibración son función de bastantes parámetros: cuadro, ruedas, incluso el propio ciclista influye en el comportamiento global. La parte más dificil de analizar son los neumáticos, puesto que poseen una gama de propiedades extremadamente variable dependiendo del material del que estén fabricadas.

En este artículo, la relación entrela topología de la carretera y las vibraciones del ciclista se calcularon de manera teórica y fueron validadas con experimentos, y se presentan en la forma de funciones de respuesta en frecuencia. Pero existe una relación bastante compleja entre las aceleraciones que sufre una persona y las que él o ella percibe (lo que podríamos  denominar como confort.) Por ejemplo, para el mismo nivel de aceleración vertical, estar sentado es más incómodo que estar de pié; distintas frecuencias con la misma aplitud se notan de manera diferente; hasa la dirección de las vibraciones tiene influencia sobre el confort, con las aceleraciones angulares siendo más incómodas para frecuencias bajas de la excitación. Así es la percepción humana. Los autores del artículo juntaron toda la información disponible y, usando la norma ISO 2631 (“Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration”) [2] desarrollaron una metodología para tener en cuenta la influencia de cada una de las vibraciones en el confort de una persona montando en bicicleta.

El bambú es un material compuesto (composite), al igual que cualquier material orgánico. Está compuesto de fibras embebidas en un material que lo compacta todo, y dichas fibras tienen una cierta dirección: en este caso paralela al tubo. Es por eso que funcionan tan bien a tracción, y medianamente bien a compresión y a flexión, pero no tan bien cuando las tensiones son perpendiculares a las fibras. Durante la flexion, las fibras se tensan en un lateral y comprimen en el otro, de manera que el régimen de tensiones también es favorable. Además, la amortiguación estructural del bambú es mayor que la de cualquier metal común, por lo que disipará más energía que los metales, resultando en variaciones más suaves en la transferencia de vibración.

¿Y qué consecuencias tiene esto en el comportamiento dinámico de la bicicleta? Pues muchas, ya que la transferencia de vibraciones del suelo al ciclista será completamente diferente. Por una parte, un mayor amortiguamiento reducirá los picos de los impactos del asfalto. Y por otra, una mayor flexibilidad reducirá el nivel de las fuerzas transferidas. Pero las frecuencias naturales del sistema se producirán a frecuencias más bajas, es decir, las vibraciones que sobreexcitan el conjunto ciclista-bicicleta serán a frecuencias menores. Dependiendo de la carretera por la que estemos circulando puede llegar a ser más incómodo.

Mirando las funciones de transferencia como las de la siguiente figura se ven estas diferencias entre una bici de bambú y una de aluminio. Los modos de vibración de la bici de bambú tienen una menor frecuencia debido a su mayor flexibilidad; además están mucho más amortiguados, con picos significativamente menores. La diferencia en transferencia de la rueda delanterea no es tan evidente, porque la transmisión de vibraciones se realiza de manera directa a los brazos a través de la horquilla, que no está trabajando a flexión, donde la diferencia de comportamiento entre materiales es más evidente, sino a compresión.

Figure 2. Transference of the excitation from between rear wheelset and seat for aluminium frame (blue) and bamboo frame (red)  | Credit: Thite et al (2013)
Figura 1. Transferencia de la excitación entre la rueda trasera y el sillín para estructura de aluminio (azul) y bambú (rojo) [Thite et al 2013]

Pero tal y como hemos comentado con antelación, vibración no es equivalente a confort. Aun así, las vibraciones ponderadas según su metodología son similares (Figura 2). El confort en el sillín es menor para cuadros de bambú, y sigue sin haber diferencia en la transferencia por el manillar.

Figure 3. Seat weighted acceleration for aluminium frame (blue) and bamboo frame (red) running over a standardized road | Credit: Thite et al (2013)

Figura 2. Transferencia ponderada de la excitación entre la rueda trasera y el sillín para estructura de aluminio (azul) y bambú (rojo) [Thite et al 2013]

Así que la conclusión es que, para una bici de uso general, es mejor que el cuadro sea de bambú. Es más barato que el de aluminio y tiene una menor huella ecológica. Desde un punto de vista de confort, los cuadros de mambú son también mejores, pero no tienen un gran efecto para las vibraciones del manillar. Sólo notaras la mejora en tus nalgas, que por otra parte son bastante sensibles. ¿Afecta la flexibilidad estructural a la dinámica lateral de la bicicleta? Alguien debería estudiarlo, no queremos que sean menos seguras para los ciclistas.

Referencias

  1. Thite A.N., Gerguri S., Coleman F., Doody M. & Fisher N. (2013). Development of an experimental methodology to evaluate the influence of a bamboo frame on the bicycle ride comfort, Vehicle System Dynamics, 51 (9) 1287-1304. DOI: 
  2. International Organisation of Standardisation, ISO 2631-1, Mechanical Vibration and Shock – Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration, Geneva, 1997. 
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