La Fibra de Carbono y sus ventajas para tu Bicicleta

Muchos de nosotros que somos aficionados al ciclismo y a pasear o viajar en bicicleta, escuchamos con frecuencia el término fibra de carbono. Se trata de un material con el que puede fabricarse el cuadro de tu bicicleta, tanto así como el aluminio o el acero. Sin embargo poco se conoce sobre sus ventajas, y beneficios y nos quedamos con una idea muy vaga de qué se trata o en qué consiste. Tanto es así que hasta lo consideramos un material innovador que está de moda, que cuesta dinero y que tiene ciertas propiedades especiales, pero sin conocer más detalles.

Hoy te contaremos todo lo que necesitas saber sobre ella para que puedas valorar realmente si te conviene optar por una bicicleta de fibra de carbono.

¿Qué es y cómo se fabrica la fibra de carbono?

La fibra de carbono es en realidad un material compuesto inorgánico del género polimérico (perdón por tanto tecnicismo pero así se llama). Por eso al igual que el plástico, debe pasar por un procesamiento para llegar al producto final. Esta fase o matriz, tiene como elemento constituyente el poliacrilonitrilo (PAN), el cual se mezcla con compuestos como metil acrilato, vinil acetato, entre otros.

Para formar los hilos de carbón que distinguen a la fibra de carbono, se hace uso de una técnica llamada hilado húmedo. Con ésta se estira el PAN para que quede paralelo al eje de la fibra y luego se oxida añadiéndole oxígeno, lo que le otorga una estructura hexagonal. Es mediante este proceso que toma ese característico color negro que todos conocemos.
Los filamentos de carbón generalmente poseen un diámetro de unos 5 a 12 micras, lo que significa que son más delgados que un cabello humano. Para otorgarle las propiedades únicas a la fibra de carbono, ésta debe combinarse con un polímero termoestable, que por lo general es una resina epoxi, poliéster o viniléster.

Debido a la estructura amorfa de la fibra de carbono, su configuración es irregular y sus láminas se distinguen por otorgar gran resistencia. La combinación por superposición con la resina le permite obtener propiedades mecánicas distintivas y al mismo tiempo forma un manto anticorrosivo, firme, consistente, indeformable, en forma de X y que soporta la compresión.

El producto final es una especie de tela negra con un diseño característico que además de ser muy ligera y sumamente moldeable, ha revolucionado por completo la fabricación de partes y piezas para distintas industrias. Uno de esos sectores, además del automovilístico, ha sido justamente el de las bicicletas, que ahora cuenta con marcos y accesorios en fibra de carbono.

Datos de interés sobre la fibra de carbono

No hay límite para la utilización de la fibra de carbono, salvo por los costos que implica su creación. Es por ello que la vemos en las bicicletas de media y alta gama, debido a que el proceso para obtener el compuesto aún debe abaratarse más para que el compuesto de mayor calidad esté disponible para todos.

Una noticia interesante para aquellos que están pensando en comprarse una nueva bicicleta es que los costos de la fibra de carbono siguen bajando. Ahora es posible conseguir una bici con altas prestaciones para cualquier modalidad cuyo precio es ligeramente mayor que aquellas que son fabricadas en aluminio.

Bicicleta CUBE Agree C:62 de Fibra de Carbono

Las características más importantes de la fibra de carbono son su elevada resistencia mecánica, baja densidad, aislamiento térmico, elasticidad, conservación de la estructura ante la temperatura, tipo de módulo, resistencia a la corrosión, al fuego y a la conducción de la electricidad. A continuación, explicaremos con más detalle sus distintas características.

Podemos datar los inicios de la fibra de carbono en el siglo XIX, cuando Thomas Edison empezó a experimentar con filamentos de carbón. Mediante una técnica de carbonización, consiguió formar filamentos de celulosa que luego serían un modelo para la creación de hilos de carbón que fueron implementados en las lámparas fluorescentes.

No obstante, debemos remontarnos hasta los años 60, cuando la Union Carbide desarrolló un método para industrializar la adquisición del material. Para 1966 se obtuvo las fibras de PAN y también se crearon otras usando breas de carbón, petróleo y resinas. Gracias a esfuerzos japoneses, ingleses y norteamericanos es que se ha logrado la fibra de carbono actual.

A pesar de que inicialmente la fibra de carbono fue concebida para el sector aeroespacial por sus propiedades, la industria automotriz ha sido la más entusiasta con respecto a sus aplicaciones. Desde la Fórmula 1 con sus chasis monocasco, hasta paneles de instrumentos, techos, partes de carrocería, cardanes, ejes, cigüeñales y mucho más.

Rigidez: la clave de la fibra de carbono

Debido a su configuración y las resinas termoestables para crearla, la fibra de carbono es mucho más rígida que los materiales tradicionales como el aluminio o el acero. De hecho, es 10 veces más fuerte que el acero y 8 veces más que el aluminio. Por esta razón, los fabricantes han apostado cada vez más por marcos de este compuesto para modalidades más exigentes.

La resistencia de la fibra de carbono le otorga a su vez una muy baja densidad, siendo varias veces menor al acero. Asimismo, la resistencia de tracción del acero es de unos 600 MPa, mientras que la fibra de carbono se quiebra a más de 3600 MPa. Y esta resistencia de tracción sigue mejorando a medida que se van incorporando innovaciones con nanotecnología. Por eso con su gran resistencia y prestaciones, ya puedes hacerte una idea de lo que ha significado para la construcción de bicis empezar a usar este material.

Por ser una especie de manto, la fibra de carbono necesitar ser moldeada para crear la pieza que se necesita. Dicho proceso se logra con un molde de la forma deseada, donde se le aplica la resina correspondiente y luego se seca. Es un método muy parecido respecto a la fabricación de la fibra de vidrio y que le otorga la fuerza correspondiente.

Para crear la resistencia en la fibra de carbono, es necesario colocar varias capas en distintos sentidos. Al usarse esta técnica, el compuesto podrá absorber las fuerzas y contrarrestarlas desde cualquier dirección. Es similar a lograr un entramado trenzado, lo que se puede ver claramente en el producto final de los fabricantes más reconocidos.

Aunque ese look entramado distintivo no represente ningún atributo especial en cuanto al rendimiento de la bicicleta, la intención es parte cosmética y parte protección. Es un trabajo artesanal que requiere mucha finesa y que a su vez ha sido concebido como una superficie que se pude rayar, golpear o hundir, sin afectar las propiedades de este compuesto.

Peso de la fibra de carbono

La ligereza de la fibra de carbono es uno de sus puntos más fuertes y una de las razones principales de su creación. Incialmente fue creada para aligerar aviones, ahora se ha vuelto fundamental para el automovilismo, la náutica, el ciclismo y muchos sectores que aprecian esta cualidad. Su continuo desarrollo es parte importante para muchas industrias que conocen sus ventajas.

Dado que la fibra de carbono puede llegar a ser 4,5 veces menos densa que el acero, eso se ve reflejado perfectamente en el peso de las piezas creadas con este compuesto. Si por ejemplo tenemos una viga de 1 metro, su peso será de 2 kg; mientras que una pieza equivalente en acero podría pesar tranquilamente al menos 12 kg.

Bicicleta de Carretera SAVA 700C de fibra de carbono

Esto representa muchas ventajas para cualquier diseño, especialmente dentro de las bicicletas. El menor peso, la elasticidad, junto con una mayor resistencia, le dan a los marcos cualidades aerodinámicas con prestaciones muy altas. Un ejemplo claro es el de la F1, en donde los monocascos pueden soportar condiciones extremas de aceleración, viraje y posibles colisiones.

La relación peso-fuerza de la fibra de carbono es la piedra angular que le ha dado a este compuesto la notoriedad y fama con la que cuenta a día de hoy. Para el ciclismo, el automobilismo, la náutica y la aviación representa no solo diseños optimizados y mejores prestaciones, sino un salto cualitativo que ofrece más opciones de fabricación.

Diseño y estética

Ya conocemos bien lo que es posible crear cuando se usa un método apropiado para moldear la fibra de carbono en una pieza determinada. Y es debido a sus grandes cualidades y posibilidades, que la industria de la bicicleta dió un salto increíble en su calidad con diseños impensables, más impresionantes y con unas prestaciones que antes solo podíamos soñar.

Como dato curioso en relación a la fibra de carbono y la creación de marcos para bicis, es que existen variantes del compuesto que usan los fabricantes. La fibra puede ser en placas, en forma cruda o corta para hacer las distintas partes que componen la bicicleta. Las placas generalmente se usan para cuadros, mientras que la fibra corta es para pedales, manubrios, etc.

Un hecho interesante es que la mayoría de las piezas hechas con fibra de carbono requieren un alto grado de personalización. Ya que necesitan un trabajo intenso para ser moldeadas, es poca la automatización que existe con relación a todo el proceso. De hecho, lo único computarizado es el corte del manto o la placa de fibra de carbono de donde se sacan las formas.

Consecuentemente, el proceso de desmolde, limpieza y pintado requiere mucha atención para que todo esté en concordancia con las especificaciones de integridad y seguridad de la fibra de carbono. Los trabajadores expertos deben asegurarse de que la pieza no presenta alguna imperfección o una rajadura que podría causar algún malfuncionamiento. Es por eso que las bicis de fibra de carbono también son menos baratas que las bicis de aluminio, por ejemplo.

Contrario a lo que muchos hayamos escuchado con respecto a la fibra de carbono, un daño en su estructura no significa que sea irreparable. En algunos casos, con la ayuda de alguien que se especialice en su reparación, la parte dañada puede ser recuperada. Es el mismo proceso que todos conocemos: cortar la pieza dañada, insertar la parte nueva ya curada, lijada y que se vea como la anterior, claro con los estalles especializados que amerita el proceso y el material.

Absorción de impacto

La fibra de carbono, como material compuesto, se fabrica para proporcionar rigidez, elasticidad, resistencia y durabilidad. Cuando pensamos en algo que pueda tener esas cualidades y que además sobrepase por mucho a materiales tradicionales como el acero o el aluminio, no deberían existir razones para que su implementación sea tan limitada.

Sin embargo, una interrogante recurrente entre los ciclistas es precisamente la durabilidad, el grado de fatiga y las cualidades de absorción ante los impactos de la fibra de carbono. En sus inicios, cuando se combinaba el compuesto con aluminio, aunque más ligeras, las bicicletas no eran confiables ni resistentes; eran muy sensibles a la corrosión galvánica y la exposición UV.

Bicicleta MTB Rígida CUBE Reaction GTC 29» – Fibra de Carbono

Afortunadamente, los tiempos han cambiado y la tecnología ha logrado extraordinarios avances con respecto a la ingeniería de materiales. Hoy en día un cuadro hecho de fibra de carbono puede durar años, incluso toda una vida bajo las condiciones adecuadas. Con una buena fabricación, el compuesto no se fatiga como el aluminio o el acero y su vida útil es mucho mayor.

Dado que la fibra de carbono tiene una elevada proporción entre resistencia y peso, suele ser susceptible a impactos en ciertas zonas. Eso puede significar que si se pone en juego de alguna forma la integridad del compuesto, el marco podría necesitar reparació n o, en el peor de los casos, tendría que ser reemplazado.

En años recientes, las innovaciones en la tecnología de resinas han hecho que la fibra de carbono sea aún más resistente. Tanto así que lo mismos ciclista de montaña han empezado a emplear más este tipo de compuesto. Aunque la fibra no haya cambiado mucho, los avances en nanoresinas y nanomateriales auguran un futuro bastante prometedor.

Uso de la FDC en bicicletas

Los marcos de fibra de carbono se utilizan para todo tipo de bicicletas, en especial aquellas que requieren unas prestaciones altas por el grado de exigencia. Modalidades como el mountain bike, road, cyclocross, cross-country, enduro, entre otros, han incorporado más modelos con este compuesto para hacer frente a las condiciones extremas a las que suelen ser sometidas las bicis.

Debido a su popularidad, la accesibilidad a la fibra de carbono se ha hecho más patente con el pasar de los años. Aunque siguen siendo parte de una gama más exclusiva, no hay duda que su performance es la razón principal de que sea así. Estamos seguros que en un futuro próximo, más bicis con este compuesto estarán disponibles para un público generalizado.

Para muchos, las bicicletas de aluminio o acero siguen siendo una opción muy viable por sus precios, resistencia a los impactos, mejores condiciones de manejo y esa sensación más vívida de la experiencia. Es por ello que la fibra de carbono aún tiene camino por recorrer para ganarse un lugar entre los aficionados menos competitivos.

Todo esto está relacionado con los tipos de fibra de carbono que existen en el mercado para la fabricación de bicicletas. Por lo general, se reserva el uso del módulo estándar o el intermedio para la mayoría de las bicis disponibles. El módulo alto o ultra alto, es mucho más costoso y complejo de fabricar, por eso se destina a modelos con mayores prestaciones.

Como advertencia, es importante saber que el diseño trenzado tan distintivo de la fibra de carbono puede ser fácilmente replicado, lo que puede dar lugar a imitaciones. Asimismo, los falsificadores utilizan materiales de bajo costo y métodos menos sofisticados para simular la apariencia exterior del producto original.

Conclusiones sobre la fibra de carbono

No hay duda de que la fibra de carbono tiene un futuro totalmente prometedor, en cualquiera de las industrias en donde se utilice: automóvil, del ciclismo o en cualquier otro sector que sepa aprovechar sus todos sus beneficios. Con la incorporación de nuevos avances en la ingeniería de materiales y la combinación con otros compuestos como el Kevlar, podemos esperar cambios muy interesantes.

A pesar de que su procesamiento sea más complejo y de que sea menos reciclable con respecto a materiales más tradicionales como el acero o el aluminio, hay muchas industrias que están interesadas en la evolución, la automatización y el abaratamiento de los procesos para hacer de la fibra de carbono un compuesto de uso diario.

Debemos reconocer que aún hay modelos de bicis de aluminio o acero en modalidades como el BTT, carretera, gran fondo o paseo con excelente terminación y conducción, así que la fibra de carbono no lo es todo en el futuro del ciclismo. Además, debido a la calidad del módulo de fibra de carbono, la bici podría ser susceptible a sufrir mayores daños en caso de colisión, a diferencia de sus contrapartes hechas con otros materiales.

Los puntos más sobresalientes de la fibra de carbono en las bicicletas son sin duda sus propiedades, diseños, personalización, durabilidad, ligereza y su creciente asequibilidad. Optar por este compuesto estará sujeto a tus necesidades de competir, del uso planeado que tengas para tu bici, de tu presupuesto, de la información que manejes y, en especial, de la relación precio-valor que vaya de la mano con tu pasión.

Las cualidades de la fibra de carbono son únicas en su especie, por lo que su calidad depende del proceso de fabricación. Mientras más alto sea el módulo, más ligera, resistente y durable será la bicicleta. Esperamos que en un futuro, no muy lejano, todos podamos disfrutar de estas ventajas y hacernos con ese modelo soñado que nos duren mucho tiempo.