Actualmente estamos experimentando una situación similar a la que vivimos hace más de 30 años con la introducción del aluminio en el ciclismo. Se consiguió aligerar las bicis y éstas formas más redondeadas. Ahora el material de moda es el carbono, siendo cada vez más accesible. Pero hay cosas que desconocemos de este material.

La fibra de carbono es un material sintético formado por finísimos filamentos de carbono. Cada fibra de carbono es la unión de miles de filamentos. Los valores de número de filamentos por fibra suelen oscilar entre 1000 y 24000: 1K, 3K, 6K, 12K, 18K y 24K.

Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligero como la madera o el plástico.Por su dureza, tiene mayor resistencia al impacto que el acero.

EL carbono permite flexiones en la dirección que queramos. Podemos conseguir un cuadro muy rígido lateralmente y un poco flexible verticalmente, dependiendo de la disposición y módulo de las fibras de fabricación.

Propiedades de la fibra de carbono

  • Muy elevada resistencia mecánica. Hasta 5 veces mas fuerte que el acero.
  • Baja densidad. Es más ligero que el aluminio.
  • Elevado precio de producción.
  • Resistencia a agentes externos.
  • Aislante y resistente térmico.

En la siguiente tabla vemos las propiedades estableciendo el acero como referencia respecto al aluminio y la fibra de carbono.

ELEMENTODENSIDAD RELATIVAESPESORPESOCOSTE
ACERO1111
ALUMINIO0,341,440,491,98
FIBRA DE CARBONO0,221,050,226,39

Las razones del elevado precio de los materiales realizados con fibra de carbono son:

  • Es un polímero sintético que requiere un largo y caro proceso de producción que se realiza a altas temperaturas (entre 1.100 y 2.500 °C) en atmósfera de hidrógeno durante semanas (o meses), además de ser necesaria la intervención humana.
  • El uso de materiales termoestables dificulta el proceso de creación de la pieza final, ya que se requiere de complejos materiales y maquinaria especializada, como el horno autoclave.
  • Dificultades para su reciclado:
    • formados por resinas termoestables, que no se funden por aplicación de calor, es decir, que no se pueden volver a moldear.
    • compuestos por múltiples ingredientes de naturaleza muy diversa (resina, fibras, aditivos de relleno, etc.).
    • mezclados o llevar incorporados otros materiales (insertos metálicos, film termoplástico protector, pinturas, etc.).

Apenas hay empresas dedicadas al carbono, y estas se centralizan en Asia y USA:

Los tipos de fibra de carbono

  • Alto módulo: destacan por su elasticidad
  • Alta resistencia. destacan por su resistencia a las roturas

Los métodos de unión de la fibra de carbono

Monocasco

Confección en una sola pieza que permite ganar en rigidez y disminuir los puntos más sensibles a una fractura. Solo es válido para piezas grandes y poco complejas. 

Racores

Se trata de un método artesanal que consiste en la soldadura mediante piezas de unión o racores.

Racores y monocasco

Es la fórmula más económica y la más empleada por marcas con recursos más reducidos. Las piezas más grandes se fabrican mediante monocasco y la unión del resto con racores. 

Tubos con fibra

Es el utilizado por las empresas más punteras y que más recursos invierten en la fabricación de sus productos. Es el mejor reduciendo peso.

Dependiendo del tipo de carbono será necesaria mayor o menor cantidad de resina para su construcción. Cuanta menos resina, menor es el peso y mayor módulo tiene.

Más resina es sinónimo de más absorción y flexibilidad, motivo por el que un cuadro de carbono con fibras más económicas y más resina (menor módulo) suele ser más cómodo.

En esta es una línea de trabajo en la que los fabricantes están dedicando mucho esfuerzo, con resinas reforzadas con materiales mucho mas complejos complejos como matrices de nanotubos de carbono o con grafeno, para reforzar los huecos existentes entre filamentos. Se trata de tecnologías muy avanzadas y caras destinadas a cuadros de alta gama y con el objetivo principal de hacer los cuadros más ligeros sin perder resistencia.

Componentes de Aluminio VS Carbono

  • Comodidad: el carbono absorbe más y mejor las vibraciones.
  • Rigidez: el carbono es más rígido que el aluminio.
  • Peso: el carbono es más ligero que el aluminio.
  • Durabilidad: ambos tienen una vida útil similar.
  • Precio. el aluminio gana, ya que suele costar la mitad o una tercera parte que el carbono.
  • Ecología: partimos de un medio de transporte ecológico para el que se requiere de un proceso de fabricación poco ecológico.

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