Frenos

Si hay algo que ha cambiado con los años son los frenos, desde que nació la bici este es un componente que ha sido sujeto de diversos diseños. En la década de 1980 los que dominaban eran los de horquilla, los que conocemos como de cangrejo en la bicicleta de ruta con dos variantes: los más comunes side-pull de un pivote y menos frecuentes los de trapecio (center-pull) con dos pivotes. En las bicicletas de turismo, las de carga se usaban los anticuados frenos de varilla y también en las de recreo rodada 26, había bicicletas con freno a contrapedal. Poco vistos en México eran los frenos de cantilever utilizados en las bicicletas de ciclocross, que evitan la acumulación de lodo y cuyo diseño se mantuvo hasta la primera década del S. XXI, cuando fueron reemplazados por los de disco.

Freno de horquilla tipo center-pull. El chicote jalaba del cable superior que les daba su nombre de trapecio

Cuando llegó la bicicleta de montaña requería frenos más potentes, primero les pusieron los tipo U y luego los V-brake éstos últimos que toman lo mejor de los frenos de cantiliver con su montaje directo al cuadro pero con un sistema de apriete de chicote directo, que de paso evita la acumulación de lodo, luego vendrían los frenos de disco, que han sido la solución idónea para el MTB y que poco a poco se introducen en bicicletas de ruta y de nuevas especialidades que aparecen como las híbridas para ciudad o fitness como se les ha dado en llamar.

El artículo tiene dos partes, la evolución del freno de ruta y la correspondiente a las bicicletas de montaña, que convergen en los frenos de disco.

Evolución del freno de ruta

El freno dominante en las bicicletas de ruta es el freno de horquilla, aún en el tiempo presente, y éste se mantuvo con muy pocas variaciones a lo largo de muchos años, con su tiro lateral, predominaba —y aún en las bicicletas de gama baja— el de un sólo pivote central que actuaba como fijación al cuadro. se agregó un liberador en los modelos de gama alta para abrirlo y poder extraer las ruedas con facilidad. Durante los años sesenta y setenta del S. XX, abundaron los frenos de tiro central, como el de la imagen de arriba, era eficiente y se mantenía centrado, pues los pivotes de la horquilla eran simétricos, mientras que el de fijado se mantenía en el centro, el chicote se conectaba entre una fijación en el cuadro y un cable que tiraba de las horquillas para cerrarlas, pero la aparición de componentes de baja calidad y el uso de cables demasiado flexibles que les restaban efectividad, terminaron por darles mala fama por lo que salieron del mercado. A mediados de los ochenta Campagnolo presentó sus frenos tipo delta, pero resultaron poco eficientes y fueron abandonados.

Horquilla de freno de un pivote (side-pull)

Sin embargo había espacio para mejora, un problema producto del diseño original en los frenos de tiro lateral de un sólo pivote es que este último sirve también como fijación al cuadro, así que no se puede apretar tanto que se limite o impida el libre cierre y apertura de la horquilla, como resultado, este tipo de frenos solía descentrarse, o dejar una zapata pegada al aro lo que provocaba resistencia al rodado.

A finales de los años 1980 el freno de pivote central se había perfeccionado mucho, Suntour con sus Superbe Pro y luego Shimano que prácticamente copió las innovaciones en su sistema  SLR (Shimano Linear Response), resolvieron los problemas de centrado y potencia. Todavía en en el presente Campagnolo ofrece frenos de un sólo pivote como opción para sus grupos de gama alta, pues son más ligeros y permiten una mejor modulación en el frenado. Yo tengo en una de mis bicicletas unos frenos Shimano Exage de un sólo pivote de los 90 que trabajan de maravilla, aún con el paso de los años.

Pese a estas mejoras logradas a principios de los noventa Shimano presentó —o más bien resucitó— los frenos de horquilla con tiro lateral con dos pivotes en su grupo Dura-Ace 7800, uno central al igual que sus antecesores y otro lateral. Con este arreglo de dos pivotes se consiguió mayor fuerza de frenado y de paso se resolvió el problema del descentrado de una vez, con un precio, más partes en su construcción y mayor peso.

Freno de doble pivote Shimano, nótese a la derecha el pivote lateral, encima a la derecha el tornillo de centrado

El freno de doble pivote mantiene equidistantes las zapatas del aro y en el diseño de Shimano hay un tornillo que permite centrar la horquilla, cosa de la que adolecen los de Campagnolo y Sram que deben seguirse centrando a la manera tradicional con una llave de conos. Aunque en el diseño de doble pivote persisten los problemas, el cierre es asimétrico y una zapata viaja hacia arriba y la otra hacia abajo.

En la década de 2010 con el grupo Dura-Ace 9000, Shimano evolucionó su diseño ofreciendo el los frenos de horquilla de doble pivote simétrico. Es el principio de los frenos center-pull, con tres pivotes, uno de sujeción y dos laterales para los brazos del freno, con la opción de montaje directo (direct-mount), que permite fijar la horquilla a dos pivotes fijos en el cuadro a modo de los cantilever o los V-Brake. Con este arreglo las zapatas de freno se mueven hacia el aro en la misma dirección, hacia arriba. Prometen más potencia y otra vez el precio es mayor volumen por la adición de piezas o requerir un cuadro especial con los pivotes soldados.

 

Freno de doble pivote simétrico Ultegra 6800. En la vista posterior, a la derecha de la imagen, se aprecia el puente que agregaron para fijar los dos pivotes, este desaparece en los sistemas de montaje directo

Así que tenemos un nuevo diseño de freno, que conjunta conceptos de los de tiro lateral con los de tiro central con los V-Brake, con el costo de más material y piezas y por lo tanto mayor volumen y peso. No sé si esto era necesario, si se había avanzado tanto con los frenos de un sólo pivote ya en los ochenta del siglo pasado, pero marketing es marketing y la presión por vender más es brutal.

Extravagancias

No puedo dejar de mencionar diseños recientes, que por específicos resultan extravagantes, y no sé si a la larga resulten efectivos. Con la evolución de los cuadros de fibra de carbono y las posibilidades de diseño que ofrecen, arribaron las bicicletas aerodinámicas. Los diseñadores vieron como un inconveniente tener el bulto de los frenos no sé si estorbando realmente el libre flujo del aire o  la apariencia de sus diseños —más adelante me extenderé sobre este tema cuando hable de los frenos de disco—, así que optaron por alternativas diferentes. Los más intrépidos fueron los creadores de la Giant Propel Advanced que se presentó en 2013, en esta bicicleta se instalaron frenos mini V-Brake, una versión especial de este tipo de frenos para bicicleta de ruta, y más especialmente para ésta bicicleta, la idea era integrar los frenos al perfil del cuadro.

Frenos mini V-Brake

Luego Trek presentaría en 2016 su Madone 9.9 con un diseño de frenos radical, esta vez los frenos delantero y trasero tienen diseños y mecanismos diferentes.

Freno delantero de la Trek Madone 9.9

Llama particularmente la atención que parte del freno delantero de la Madone 9.9 queda inserto dentro del tubo de dirección, además e que esta bicicleta tiene todo el cableado oculto, así que se incluyeron en el diseño dos flaps en el tubo de dirección que se abren cuando la bicicleta gira para permitir el libre movimiento de la horquilla.

Specialized no se quedaría atrás y para su Venge ViAS, diseñaron frenos especiales con su propio mecanismo de acción y montaje, basados en un V-Brake con montaje invertido.

Freno delantero de la S-Works Venge ViAS

También Look desarrolló frenos propietarios para sus modelos areodinámicos que van integrados y semiocultos dentro de la tijera.

Así que ahora tenemos frenos específicamente diseñados para los cuadros aerodinámicos, debo ver esto como una extravagancia, y a menos que el propietario esté sumido en una espiral consumista, se debe pensar que la disponibilidad de refacciones en el caso de los frenos determina la durabilidad de la bicicleta y tratándose de diseños que no están en la corriente principal de la cadena de producción de partes, tarde o temprano pueden desaparecer. Aquí la vieja idea de siempre de tener una perforación central para fijar el freno me parece sensacional y asegura una larga vida útil de la bicicleta.

Actualmente están llegando los frenos de disco a las bicicletas de ruta, pero antes de abordar este tema más adelante en el texto entremos en las bicicletas de montaña, donde evolucionó esta tecnología.

Los frenos de MTB

Las bicicletas de montaña trajeron retos específicos, primero, el MTB nació orientado al descenso, naturalmente en terrenos abruptos y empinados, así que se necesitaban buenos frenos, y un factor de ingeniería, las llantas para MTB son de más diámetro que las de ruta, los frenos de horquilla son poco eficientes con mayores diámetros, así que se recurrió al principio de los 90, cuando nació la bicicleta de montaña propiamente dicha, a los frenos tipo U-Brake, estos aplican buena fuerza de frenado y soportan llantas de mayor diámetro que los de ruta, pero tenían el defecto de que acumulaban lodo. Este tipo de freno aún sigue usándose en bicicletas BMX.

Freno tipo U-Brake

Los frenos tipo U-Brake pueden accionarse con tiro directo, corriendo el chicote de un brazo al otro o como en un freno de trapecio (center-pull) tirando de un cable unido a ambos brazos.

Luego, a principios de los años 1990, se atribuye su invención al diseñador de bicicletas alemán Florian Wiesmann  aparecieron los frenos de tiro directo que se conocen por la marca V-brake que Shimano les asignó cuando los lanzaron a mediados de esa misma década —se dice que la V en el nombre proviene de la pronunciación inglesa de la W de Wiesmann—. Estos frenos de montaje directo que son una evolución de los de cantilever de ciclocross, tienen la ventaja de contar con brazos largos que ofrecen una mayor fuerza de palanca, además de que el esfuerzo se aplica distribuido en dos pivotes soldados al cuadro de la bicicleta. Los V-Brake acomodan zapatas más largas y la mayor cantidad de momento se mueve a los frenos, así que las palancas o manetas requieren menos fuerza. También se conocen como de tiro directo. Estos frenos son tan efectivos que aún hoy en día siguen instalándose en bicicletas de montaña de gana baja, en las plegables y en muchas urbanas.

Frenos tipo V-Brake de Shimano

 

Desgraciadamente han proliferado frenos V-Brake de muy mala calidad, lejos del estándar establecido por Shimano y otras buenas marcas, inclusive con brazos de plástico, que merman su eficiencia y que además resultan peligrosos en un ambiente real de ciclismo de montaña.

Pero los discos V-Brake, aunque proveían más poder de frenado para los requerimientos de la bicicleta de montaña, seguían representando un inconveniente, la humedad en los aros reducían la fricción y por tanto su efectividad.

Freno de disco

En 1996 apareció el prototipo del Hayes Mag, el primer freno de disco para bicicleta efectivo. Hay que decir que ya había frenos de disco en los 1950, Shwinn presentó la bicicleta Manta Ray con este tipo de freno accionado por cable en 1971 y Shimano también en los 70 producía este tipo de frenos pero no tuvieron éxito. Es cuando Hayes presenta su producto que se reconoce la pertinencia de estos frenos en las diferentes especialidades del ciclismo de montaña y viene el boom, con diferentes marcas produciéndolos desde Shimano, Sram/Avid, Clarks, Hope y otras.

En la actualidad el ciclista cuenta con una variedad de diámetros de rotor para cada especialidad y y tipo de conducción, diversidad de balatas orgánicas y metálicas para satisfacer a todos los gustos y necesidades.

Hay una larga lista de ventajas de los frenos de disco y también desventajas, sobre todo de costo y mantenimiento, pero son despreciables frente a la seguridad que ofrecen en descensos en terrenos escabrosos o lodosos.

hay dos variantes, actuación por cable (mecánicos) e hidráulicos. Entrar en la comparación de ventajas/desventajas entre ambos es ya largo para este artículo, pero podemos decir que, los mecánicos ofrecen la ventaja de un mantenimiento más económico y simple mientras que los hidráulicos evitan la pérdida de fuerza y tacto derivados de la fricción en el cable.

 

Discos en las bicicletas de ruta

Con el tiempo, los frenos de disco que han sido la panacea en el ciclismo de montaña, están arribando al ciclismo de ruta, pese a resistencias tanto de ciclistas, equipos y autoridades. Tienen una ventaja sobre los frenos al aro que los hace muy interesantes, frenan siempre igual en seco y mojado pues los frenos pierden eficacia en la lluvia cuando la zapata debe friccionar sobre la superficie mojada. La otra ventaja que me parece un poco dudosa es la temperatura, cuando las zapatas friccionan sobre el aro generan calor que puede reventar la llanta, es un caso raro pero puede pasar, aunque los discos se calientan y cabe preguntarse si un disco caliente después de un descenso de 30 kilómetros seguirá siendo efectivo.

Donde no hay duda que representan una ventaja, es en las ruedas de fibra de carbono, éstas tienen un frenado horripilante con frenos tradicionales y sí pueden verse severamente afectadas por la temperatura (factor que complica a los fabricantes), así que al existir presión para comercializar este tipo de rueda, el freno de disco es muy atractivo.

La llegada de los frenos de disco se ha retrasado por un lado por factores técnicos, la rigidez de la tijera de ruta no es la misma que la de suspensión, y hay un vector de torque importante cuando se aplica el frenado en el extremo de la tijera que puede romperla. Con la fibra de carbono esto se ha compensado. El segundo factor es la seguridad, en competencias con pelotones de ciclistas donde puede haber caídas masivas, tener discos de acero rotatorios volando entre los cuerpos es una mala idea, de hecho durante las primeras pruebas con bicicletas equipadas con frenos de disco en competencias profesionales sancionadas por la UCI durante 2016 hubo accidentes donde los ciclistas o sus zapatos resultaron cortados en una caída, se suspendieron las pruebas, pero hay presión de los fabricantes y éstas se rehabilitaron.

El tercer factor lo constituye la aerodinámica, ya vimos que en las bicicletas aerodinámicas se han implementado diseños específicos de freno, pero ahora, también hay bicicletas aerodinámicas con frenos de disco y los fabricantes dicen que el drag o resistencia que representan en las pruebas de túnel de viento es mínima de frente, ¡vaya! Aunque si ofrecen resistencia con viento lateral y diagonal naturalmente. ¿Entonces a qué argumento de marketing debemos creer? Desde luego comprobarlo con la experiencia personal significa un buen golpe para la billetera.

El cuarto factor es el del peso, que se compensa con los cuadros y ruedas ligeras con las que disponeos actualmente. Lo que me pregunto ¿por qué sacrificar el peso si se trata de tener la bicicleta más ligera?

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