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Los cambios internos de bicicleta: una tecnología desconocida

Cambio interno de 3 velocidades instalado en el buje de la rueda trasera .

Aunque suenan con otro ritmo, los cambios internos para bicicleta fueron inventados hace más de un siglo. Su aparición en 1902 revolucionó el mundo de la bicicleta como medio de transporte. Curiosamente, para mucha gente en nuestro país son unos auténticos desconocidos. 

Son fáciles de identificar pues son un cilindro hermético ancho encajado en el buje de la rueda trasera. A primera vista, acostumbrados a la orquestación típica de los cambios externos, uno tiene la impresión que los cambios internos nos parecer que puedan ser capaces de dar mucho desarrollo. Sin embargo, ya hemos detallado en el artículo sobre los cambios de marcha que existen verdaderas maravillas en cambios internos capaces de una ratio de hasta el 500 %. A estas impresionantes características, los cambios internos se han convertido en un estándar para la bicicleta urbana por su bajo mantenimiento y alta fiabilidad aunque sean más caros de compra. 

Cambio Nexus interno de 8 velocidades de Shimano ideal para la bicicleta urbana.

Dentro del cilindro de un cambio interno vibran un sin fin de engranajes cuyo movimiento no es nada fácil de explicar. Esta disposición armónica de los engranajes dentro del buje compone una música diferente. Una música que distingue a cualquier bicicleta que lo lleve. En el cambio de marchas interno el desarrollo de cada una de las marchas expresa la esencia pura de su diseño. Vaya, para encontrar un paralelismo musical podríamos decir que son como las cuerdas de una guitarra vibrando sin más acompañamiento que los dedos virtuosos en un concierto “unplugged”.  

Los desarrollos “unplugged”
Calcular los desarrollos de un cambio de marchas de un buje interno no es mucho más complicado que para la corona de engranajes de un cambio externo. Tan sólo habría que destripar tan ingenioso mecanismo para acceder a los pequeños engranajes y contar las dientes de cada uno de ellos. Pero lo cierto es que podemos evitarnos la complicación de desmontar este mecanismo de precisión y de paso no tener que afrontar el quebradero de cabeza de comprender como actúan. Así que podemos ganar tiempo consultando en internet los datos aportados por el fabricante que los ha montado. De esta forma ahuyentamos la posibilidad de no poder reconstruir ese prodigio de la ciencia una vez lo hubiéramos abierto.

Cambio interno de 5 velocidades de SRAM, tecnología alemana de precisión.

En un cambio interno, el piñón no siempre da las mismas vueltas que la rueda. En realidad sólo pasa en un caso. En un cambio de marchas interno siempre hay una marcha en la que el piñón da las mismas vueltas que la rueda; en otras palabras, una marcha con lo que tenemos una transmisión directa. En un cambio de tres velocidades, suele ser la 2º marcha, la primera suele ser la corta y la tercera la larga. Este caso suele ser general para todos los cambios internos de 3 velocidades. En los cambios de 4 velocidades suele ser la 3º marcha, en los de 5 velocidades también la 3º, en los de 7 y ocho la 4º marcha. Aunque esta suele ser una regla general, para estar seguro no está de más consultar los manuales técnicos de cada fabricante. Las marcas mas conocidas, Sturmey-Archer, Sram y Rohloff facilitan en sus páginas web las características técnicas en formato PDF de sus modelos. La excepción es Shimano que fabrica su modelo Nexus de 3, 4,  7 o 8 velocidades pero de los que no ofrece sus características en internet.

Corte de un cambio interno de bicicleta.

En estos datos técnicos podemos encontrar valiosa información, la que nos ocupa ahora es la referente a los desarrollos. Para interpretar correctamente la música de los desarrollos de los cambios internos debemos fijarnos en el dato de la Ratio. La ratio es la diferencia en porcentaje entre la marcha más corta a la marcha más larga. Un cambio de tres velocidades interno, suele tener un ratio alrededor de 177% (recordemos que un cambio externo de 7 velocidades tiene una ratio de un 200 %). Generalmente, también nos dan la relación de transmisión de cada marcha en porcentaje, en este caso la primera seria de 73%, la 2º de 100% y la tercera de 136%. Estas cifras aunque no lo parezcan, también nos aportan la relación de transmisión de cada marcha. Para hacerlo más sencillo, podemos dividir estas cifras por 100 y nos queda que la 1º tiene una relación de 0,73,  la 2º es de 1 y la 3º de 1,36. Seguro que ahora este dato ya nos es más familiar.

¿Qué hacemos ahora con estos resultados?
Volvamos al ejemplo de la bicicleta con un plato de 42 dientes y un piñón de 19. Decíamos que la relación de transmisión se calculaba dividiendo los dientes del engranaje impulsor (el plato) por los dientes del engranaje que recibe el movimiento (el piñón) esto nos daba un desarrollo de 2,21.
Pero ahora el piñón pasa a ser el engranaje impulsor de un cambio interno del cual, gracias a Internet, sabemos los desarrollos resultantes de cada marcha. El desarrollo total de cada marcha se consigue multiplicando los dos desarrollos. Entonces tenemos los siguientes desarrollo:
1º marcha: 2,21 x 0,73 = 1,61
2º marcha: 2,21 x 1 = 2,21
3º marcha: 2,21 x 1,36 = 3

Si con estos datos queremos comparar lo que avanza una la bicicleta urbana de rueda de 28” y a una bicicleta urbana plegable de 16”, (les rodes de 28” engloban perímetros de 2070 mm hasta 2268 mm. La medida tomada para realizar el cálculo es la que en el sistema ETRTO se identifica como 35-622 con un neumático estándard y que se corresponde aproximadamente a un perímetro de 2170 mm. Lo mismo sucede con las ruedas de 16 " que también se ha tomado una medida géneria) debemos multiplicar los desarrollos de cada marcha por el perímetro de la rueda en cuestión y nos sale lo siguiente:

Bicicleta 28”: Lo que avanzamos con cada marcha:

1º marcha: 1,61 x 2,17 = 3.49 m
2º marcha: 2,21 x 2,17 = 4,79 m
3º marcha: 3 x 2,17 = 6,51 m

Bicicleta 16”: Desarrollos de las marchas:

1º marcha: 3,69 x 0,73 = 2,69
2º marcha: 3,69 x 1 = 3,69 
3º marcha: 3,69 x 1,36 = 5,01

Lo que avanzamos con cada marcha:

1º marcha: 2,69 x 1,27 = 3.41 m
2º marcha: 3,69 x 1,27 = 4,68 m
3º marcha: 5,01 x 1,27 = 6,36 m

Conclusión
Reiteramos que el tamaño de la rueda no importa tanto como el resultado final y en esto es básico un buen diseño de las bicicletas. El resultado de los cálculos nos dice que una bicicleta de rueda pequeña puede ser tan rápida como una de rueda grande, pero todo dependerá de los desarrollos que se monten, tanto en cambios internos como externos. De ahí que las bicicletas plegables urbanas de rueda de 20 y 16 pulgadas equipadas con cambios internos triunfen en este medio. Os recomendamos la experiencia de volar con alguna máquina plegable de altas prestaciones equipada con cambio interno como puede ser una Dahon Helios XL con un buje SRAM de 7 velocidades...

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Artículo elaborado por el equipo de redacción de terra.org en colaboración con Espaibici.