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Escrito por:
Kyle Russ, ingeniero biomecánico líder
Wendy Ochs, ingeniera biomecánica sénior
Paul Harder, ingeniero principal de I+D

Evolución de la Domane al carbono: De IsoSpeed a la Gen 5

La icónica plataforma Trek Domane evolucionó con cada generación, pero el hilo conductor es siempre el mismo: la Domane es una bici de ruta cómoda con un rendimiento eficiente, que inspira confianza, construida para permitirte recorrer largas distancias, con velocidad y diversión.

La primera generación de la Domane llevaba llantas de 700x25c y frenos de rin que apretaban perfiles de rin angostos. Más allá de la potencia de frenado, esas delgadas llantas requerían una alta presión demostrable, por lo que los ingenieros y diseñadores de Trek de aquel momento diseñaron una tecnología revolucionaria que le diera flexibilidad para ayudar a suavizar la rodada. A esta tecnología la llamaron desacoplador IsoSpeed o, simplemente, IsoSpeed. IsoSpeed proporcionaba una unión no rígida entre el tubo de asiento y el tubo superior, por lo cual el tubo de asiento podía flexionarse mucho más que un cuadro tradicional de ese momento. Eso hacía que la rodada fuese más suave y confortable.

La tecnología era tan eficaz que la Domane ayudó a que ciclistas como Fabian Cancellara, Lizzie Deignan y Elisa Longo Borghini llegaran a lo más alto del podio en los legendarios y difíciles terrenos irregulares de Paris-Roubaix.

Reunir victorias en las carreras a lo largo de los años es un honor para Trek, pero mucho ha cambiado en la tecnología de las bicis desde 2012. Los frenos de disco hidráulicos reemplazaron a los frenos de rin, lo que permitió colocar llantas más grandes. Por lo tanto, el volumen de las llantas fue aumentando de forma incremental a medida que los ciclistas requerían rodadas en ruta más suaves y flexibles. Esta revolución en las llantas dio lugar a una bici mucho más ligera con menos complejidad, una flexibilidad similar y mayor rigidez en el pedaleo. La llegada de la Domane Gen 5.

Figura 1: Kyle Russ y Paul Harder transfieren instrumentos entre las bicis de prueba en el Laboratorio de Investigación del Rendimiento de Trek.

La Domane Gen 5 en detalle

El equipo de diseño de la Domane Gen 5 inició el proceso con tres objetivos en mente: limitar la potencia vibracional¹ que se transfiere al ciclista, mejorar la rigidez en el pedaleo y reducir el peso de la bici. La potencia vibracional es una métrica que usa el Equipo de investigación del rendimiento de Trek para medir la energía que se transmite al ciclista cuando la bici atraviesa terreno irregular. Entonces, ¿cómo es que una bici sin IsoSpeed puede igualmente tener un andar cómodo y, a su vez, ofrecer mayor rigidez en el pedaleo? La respuesta está dada por tres componentes: el poste de asiento, el cuadro y las llantas.

La geometría del poste de asiento y la construcción de fibra de carbono se optimizaron para mayor flexibilidad local y rigidez lateral. El poste tiene una sección transversal interna ovalada que permite que el poste se flexione en caso de impactos fuertes sin perder la rigidez lateral cuando el asiento tiene carga mientras se maneja la bici.

Figura 2: El poste de asiento de la Domane Gen 5 ofrece una conducción suave durante la prueba de flexibilidad vertical en nuestra banda de prueba interna.

En cuanto al cuadro, se optimizó el diseño para que tenga tanto flexibilidad vertical como rigidez en el pedaleo. La nueva bici presentó un 6% más de rigidez en la prueba de pedaleo de Tour Magazine², lo que coloca a la Domane Gen 5 como una opción intermedia entre la Domane Gen 4 y la Madone Gen 8: no es tan rígida en el eje de centro como la bicicleta de carreras ultimate, pero tiene una mejor transferencia de potencia a los pedales que la plataforma Domane que reemplaza.

Figura 3: Aplicación de fuerza a la Domane Gen 5.

Por qué las pruebas de flexibilidad vertical son solo una parte de la historia

Históricamente, los cuadros se colocaron en bancos de prueba con pesos que colgaban de los asientos para medir la deflexión general del cuadro y el poste de asiento. Esta es la práctica estándar, pero no llega a incluir las ruedas y las llantas en el sistema. La prueba también emplea cargas estáticas en lugar de cargas dinámicas realistas. Medir la flexibilidad de todo el sistema resulta un verdadero reto, especialmente cuando se incorpora la dinámica del pedaleo sobre un terreno irregular. Pero ahí es donde cobra protagonismo el Laboratorio de Investigación del Rendimiento de Trek. Este laboratorio se creó para estudiar la interacción entre ciclistas y bicicletas en un entorno de pedaleo dinámico.

El laboratorio se construyó en torno a una banda de prueba Woodway personalizada, con sistema de oruga, en la cual los ingenieros de Trek pueden atornillar cualquier superficie rodante. De esta forma, Trek puede analizar los detalles de la dinámica de las bicis y, para eso, conectó la banda de prueba a una amplia gama de instrumentos para capturar datos. Desde la captura del movimiento en 3D hasta los medidores de deformación y los acelerómetros colocados en la bici, podemos decir que “medimos todo desde el terreno hasta el cuerpo” en el laboratorio. Utilizando estas capacidades, el equipo de diseño de Domane pudo garantizar que la siguiente generación de Domane cumpliera sus objetivos de rendimiento.

Medición de la potencia vibracional

El Equipo de investigación del rendimiento de Trek trabaja de manera interna con cada equipo de desarrollo de producto para ayudar a resolver preguntas de la investigación en torno a la comodidad, la eficiencia y el control. Dado que la comodidad es una impresión o sensación subjetiva, queremos sustentar con datos los atributos que hacen que una bici sea cómoda a fin de poder comparar los prototipos con bicicletas Trek existentes y con bicis de la competencia.

En cuanto a la colección de datos aplicables, podemos decir que la comodidad está dada, dicho de forma simple, por la reducción de la cantidad de potencia vibracional que se transmite al ciclista en una velocidad, un terreno y una bicicleta determinados³. Si bien esto es un principio simple, los métodos empleados para capturar la potencia vibracional son bastante sofisticados.

Figura 4: Paul Harder y Wendy Ochs preparan al ciclista y la bici para otra ronda de pruebas.

En las bicicletas Domane Gen 4 y Gen 5, se colocaron asientos y manubrios con sensores de fuerza. Al medir la fuerza en los puntos de contacto e integrar la velocidad de los acelerómetros en esos mismos puntos, podemos calcular la potencia que se transfirió en cada punto de contacto al ciclista. Utilizando este método, colocamos las bicis Gen 4 y Gen 5 lado a lado en una superficie continuamente irregular, con velocidades de 7 a 20mph y diferentes presiones de llanta.

La presión recomendada para las llantas de 32mm y de 35mm se estableció utilizando la calculadora de presión Wolf Tooth, que toma en cuenta las condiciones de la superficie, el peso de la bici y del ciclista, el tamaño de las llantas y su construcción. La curvatura de la presión se estableció utilizando la presión recomendada +/-20%. Para la comparación con la llanta de 700x25c, usamos la presión recomendada para llantas con cámara, según los datos históricos.



Figura 5: Potencia vibracional para un sistema de ciclista y bicicleta de 200 lb. de peso sobre una superficie irregular en la banda de prueba.

La Figura 5 muestra que IsoSpeed representa un peso importante en la era de las llantas con cámara de 25mm, de alta presión. Incluso con IsoSpeed, la transferencia de potencia vibracional con llantas de 25mm es un 19% mayor que en la Gen 5 sin IsoSpeed. Pasar de una llanta de 32mm a una de 35mm aumenta el área de superficie interna de la llanta aproximadamente en un 10%. If pressure is kept the same, the total outward force acting on the tire casing therefore increases by 10%. Tomando en cuenta eso, para que la fuerza externa se mantenga constante entre la cubierta de una llanta de 32mm y una de 35mm, tenemos que reducir la presión en un 10%.

Eso hace que la potencia vibracional de la Domane Gen 5 tenga una diferencia de solo 5% con la Gen 4 con IsoSpeed. Nada mal para una bici que pesa 292g menos y no tiene el mantenimiento de IsoSpeed. Por supuesto que la Domane no solo se probó en el laboratorio. En el momento en que se redactó este informe, las bicis Gen 5 en preproducción habían acumulado más de 400 horas y 6,000 millas de pruebas de conducción entre nuestros ciclistas de prueba.

Medición del movimiento del ciclista y de la bicicleta


Para investigar cómo una bici responde al terreno irregular que genera aceleración y fuerza alta o baja y, por lo tanto, potencia vibracional, usamos una captura del movimiento tridimensional. Capturamos el movimiento del ciclista y de la bici utilizando 12 cámaras OptiTrack PrimeX 22 infrarrojas tridimensionales para ver cómo las Domane Gen 4 y Gen 5 respondieron en la banda de prueba.

Figura 6: Wendy Ochs captura el movimiento tridimensional.

Se colocaron marcadores reflectantes en cada segmento de la bici, lo que nos permitió ver cómo las diferentes áreas de la bici responden a las señales del terreno en un espacio tridimensional. En cuanto a la suavidad aportada por cuadro (es decir, en qué medida la bici suaviza la rodada), observamos los marcadores relacionados con el eje de centro. Para comprender lo que el ciclista siente en el asiento, analizamos el movimiento de la pelvis y el asiento. Dicho en términos simples: cuanto más suave es la rodada, más alineados en el movimiento se encuentran la pelvis y el asiento. Si lo explicamos de otra forma: en una rodada sobre terreno irregular, el asiento puede hacer que el ciclista rebote y hacer que la pelvis y el asiento se desalineen. Como alternativa, el ciclista puede separarse voluntariamente del asiento para suavizar la rodada, lo cual es sumamente desgastante para el metabolismo.

La Figura 7 muestra el promedio del conjunto de vueltas (es decir, el desplazamiento promedio por vuelta de la banda de prueba) a 20mph para la Domane Gen 4 con llantas de 32mm y de la Domane Gen 5 con llantas de 35 mm. Las áreas ligeramente sombreadas alrededor de la curva muestran las desviaciones estándar entre vuelta y vuelta. Las áreas sombreadas debajo de la curva son de colores azul y amarillo translúcidos, por lo que el verde indica las zonas de superposición. Las tendencias que se muestran fueron verdaderas en todas las velocidades, pero nos centraremos en la de 20mph, porque es la que muestra mayor desplazamiento vertical de la bici respecto del terreno. Tal como podemos ver, la diferencia en la “suavidad aportada por el cuadro”, o el desplazamiento vertical del eje de centro, es de 0.08mm, mientras que el desplazamiento, o alineación, del asiento respecto del sacro varía solo en 0.11mm. Dicho con otras palabras, la diferencia entre la respuesta de las bicis Gen 5 y Gen 4 es imperceptible.



Figura 7: Promedio del conjunto de vueltas con captura de movimiento en 3D del desplazamiento del eje de centro y de la relación asiento-sacro

Conclusión


La Domane Gen 5 es una bici de ruta hecha de carbono más ligera y simple que cumple con lo que promete en brindar una rodada suave y eficiente gracias a su geometría y a su construcción de fibra de carbono en el poste de asiento y el cuadro, así como su paso de rueda de 35mm*. La Domane Gen 5 también conserva el mismo ajuste y la misma geometría de resistencia para rutas que los ciclistas adoran porque les da la comodidad, confianza y eficiencia que han definido siempre a la Domane.

* El paso de rueda de 35mm es especificación de fábrica en todos los modelos, excepto en la SLR 9 AXS 1x.

Fuentes:
1. Drouet J-M, Covill D, Leroux M, Richard S (2022) On metrics to assess road bicycle dynamic
comfort during impacts (Métricas para evaluar la comodidad dinámica en las bicicletas de ruta durante los impactos). Sports Eng 25:1. https://doi.org/10.1007/s12283-021-00366-x
2. Tour Magazine Pedaling Stiffness Test (Prueba de Rigidez en el Pedaleo de Tour Magazine): https://www.tour-magazin.de/en/buying-advice/components/how-tour-tests/how-tour-tests-the-tour-road-bike-test-in-detail/
3. Documento técnico de Trek CheckOUT: https://www.trekbikes.com/us/en_US/checkout-full-suspension-science/