Se sabe que el mecanismo de transmisión usado en el ciclismo es muy eficiente y ha permanecido sin cambios durante décadas, no parece un aspecto donde se puedan lograr grandes mejoras, pero veamos que dice la ciencia al respecto.
A fines de la década del ’90 investigadores de la universidad Johns Hopkins con el apoyo de Shimano realizaron estudios sobre la eficiencia de las transmisiones utilizadas en el ciclismo.
El equipo dirigido por el profesor James Spicer utilizó un mecanismo basado en un freno electromagnético para simular la carga en el piñón y un motor eléctrico para simular el pedaleo del ciclista midiendo el torque y la velocidad angular en ambos ejes a fin de calcular la potencia en el plato y el piñon:
La relación entre ambas es la eficiencia mecánica de la transmisión:
Eficiencia% = 100 * (Potencia medida en el eje de la rueda trasera) / (Potencia medida en el eje de la caja pedalera)Adicionalmente utilizaron filmación infrarroja para analizar los cambios de temperatura y tratar de identificar el origen de las pérdidas de energía:
Los puntos rojizos corresponden a zonas de mayor temperatura.
En las pruebas utilizaron una transmisión Shimano Dura Ace convencional y realizaron mediciones a diferentes potencias, cadencias y multiplicaciones incluyendo diferentes lubricantes de cadena.
Los resultados fueron publicados en el Journal of Mechanical Design bajo el título Effects of Frictional Loss on Bicycle Chain Drive Efficiency.
La siguiente tabla muestra como varía la eficiencia en función de la multiplicación utilizada, la relación 52-15 se obtiene con una línea recta de cadena mientras que las combinaciones 52-11 y 52-21 implican un cierto cruce de la cadena utilizando el cambio.
La eficiencia medida es muy elevada, superior al 90% en la mayoría de los casos y en el orden del 97-98% a potencias “razonables”.
Los investigadores encontraron que la eficiencia de la transmisión está linealmente relacionada con el inverso de la tensión de la cadena (a mayor tensión de la cadena las pérdidas son menores) o, visto de una manera más intutiva las pérdidas están directamente relacionadas con la velocidad de la cadena.
Un aspecto interesante es la relación entre la eficiencia y la cantidad de dientes del piñon: el uso de piñones más grandes produce menos pérdidas de transmisión que los pequeños, relacionado con un menor movimiento angular de los eslabones de la cadena al seguir una circunferencia menos reducida.
Por ejemplo si tenemos la opción de rodar en 53x19 o 39x14 que producen el mismo desarrollo las pérdidas de transmisión serán menores en 53x19.
La eficiencia aumenta con el aumento de la potencia lo que hace pensar que las pérdidas de transmisión tienden a ser un valor relativamente constante y no una proporción fija de la potencia de pedaleo.
Algunos resultados no esperados son que el “cruce” de la cadena no tiene un penalidad tan importante como se creía y la lubricación con distintos lubricantes no tiene un efecto mensurable, aún la falta de lubricación no parece afectar la eficiencia en condiciones de laboratorio.
Hay que tener en cuenta que este último resultado aplica en condiciones de laboratorio, con la cadena nueva y limpia; en condiciones reales la lubricación tiene el efecto de dificultar el ingreso de partículas a las partes móviles de la cadena que aumentarían la fricción, además de aumentar la vida útil de la misma, de manera que en la práctica sigue siendo importante.
PS: en una nota posterior tratamos una innovación que podría contribuir a disminuir las pérdidas en el descarrilador trasero Descarrilador Trasero Modificado Berner.
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