PRIMA PARTE: CURVE CARATTERISTICHE DEL “MOTORE” DELLA MTB E CROLLO DELL’EFFICIENZA PER FREQUENZE DI PEDALATA TROPPO ELEVATE
Nei precedenti articoli dedicati al dimensionamento della trasmissione di una mountain bike, l’attenzione è stata rivolta in particolare ai biker agli inizi (o comunque con una condizione atletica bassa) e successivamente alle biker, sempre più numerose e preparate.
In questa nuova puntata, invece, ci occuperemo di quella che è stata la recente novità in ambito trasmissioni, ovvero la monocorona.
Come al solito, il povero biker deve divincolarsi tra gli spot mascherati da recensioni “tecniche”, per cercare di capire quali caratteristiche abbia effettivamente questo tipo di trasmissione. Vale la pena però notare come, dopo che ci è stato spiegato che la monocorona era “il futuro”, oggi nello stesso sito internet della Shimano (e per l’esattezza in questa pagina) vi è un’intera sezione in cui si spiega quali siano invece i vantaggi delle trasmissioni multicorona e i limiti della monocorona. Ecco così che il povero biker, che aveva appena sostituito quell’anticaglia di trasmissione multicorona per correre gioiosamente verso il “futuro”, oggi viene nuovamente dirottato verso il suo scintillante negozio di fiducia dove, potere della pubblicità, non potrà fare a meno di comprare una nuova trasmissione multicorona a rate (senza avere ancora estinto quelle per la mono).
Ora, dato che ci si mette anche la Shimano a confondere ulteriormente le idee al povero biker-rateabondus (quello che pensa di poter compensare i propri limiti fisico-tecnici comprando a rate qualunque ciclomeraviglia), vediamo di studiare un po’ la questione, e tirar fuori qualche dato oggettivo su queste, ormai ex, “futuristiche” trasmissioni monocorona.
Cominciamo quindi l’analisi della monocorona, “il futuro”, confrontandola col passato. Anzi, già che ci siamo, faccio il confronto direttamente col trapassato remoto, visto che ce l’ho in casa. La mia mtb “n°2” (che uso per allenarmi) è la Bianchi LT270 del ’97 (di cui è stato descritto il restauro in questo articolo). Questa bici 26” monta una trasmissione 3x7v (che per i “futuristi” è archeologia pura), con una guarnitura 44-32-22 e una cassetta 11-28, per un totale di 12 rapporti effettivi (in questo articolo dedicato alle trasmissioni, viene spiegata nel dettaglio). I suoi rapporti estremi sono il 44/11 (=4,00, ovvero 4 giri di ruota per ogni giro completo di pedale) e il 22/28 (=0,79, ovvero 0,79 giri di ruota per un giro di pedale). Bene, per eguagliare l’intervallo di rapporti che quest’anticaglia immonda mette a disposizione, una trasmissione monocorona per una mtb 26” necessiterebbe di una guarnitura con corona 40 e una cassetta 12v 10-50, cassetta che costa dai 150€ in su (mentre la 7v 11-28 costa 12-13€) e pesa 450g (contro i 200g della cassetta 7v). Tralasciando il confronto in termini di praticità, efficienza e peso tra la 1x12v e la 3x7v, già affrontato nell’articolo che ho segnalato sopra, e lasciando perdere anche le considerazioni sui prezzi (che ciascuno è in grado di fare da se), resta il fatto che, in termini di disponibilità di rapporti, una trasmissione monocorona riesce al massimo ad eguagliare la gloriosa 3x7v.
Se poi si fa il confronto con una trasmissione 3x9v, la monocorona si mostra inferiore. Nella 3x9v abbiamo infatti a disposizione, come rapporto più leggero, il 22/32, oppure il 22/34, o addirittura il 22/36, a seconda della cassetta pignoni che si decide di installare. Tenendo conto che 22/32=0,69, 22/34=0,65 e 22/36=0,61, è evidente quanto sia grande la differenza rispetto al rapporto più leggero della monocorona vista sopra, ovvero il 40/50=0,80.
Negli esempi visti sopra abbiamo considerato una mtb 26”. Su una mtb 27”, per ottenere la stessa gamma di rapporti con una trasmissione monocorona, in luogo della corona 40 si dovrà montare la corona 38 (per compensare il fatto che una ruota da 27” ha un diametro maggiore di circa il 4% rispetto a una ruota da 26”), mentre su una mtb 29”, per gli stessi motivi (diametro ruota maggiore di circa il 10% rispetto a una 26”), andrà montata una corona 36. A tal proposito, vale la pena sottolineare una cosa “leggermente” importante, ovvero: la trasmissione 1x12v che abbiamo considerato sopra, con corona da 36 o 38 denti, viene utilizzata dai biker che gareggiano in coppa del mondo. E’ chiaro quindi che un biker “normale” dovrà utilizzare una corona più piccola, ed è da qui che cominciamo la nostra analisi per vedere quali conseguenze questo comporti.
Torniamo quindi ai risultati che avevamo ottenuto nei precedenti articoli. In particolare, consideriamo nuovamente un biker con una buona condizione fisica, in grado di pedalare a 25km/h per circa 2h su un itinerario pianeggiante. Avevamo visto che un biker come questo dispone della potenza minima necessaria per poter affrontare, chiaramente adeguando il suo passo alle proprie capacità, qualunque itinerario di montagna (avevamo anche visto che un biker che invece disponga di una potenza inferiore, va in difficoltà già davanti a rampe al 10%, e pendenze superiori deve affrontarle inevitabilmente a piedi). Per un biker come questo avevamo rilevato che, nel caso abbia una mtb 26” o 27”, la trasmissione più adatta è una 3x10v con guarnitura 40-30-22 e cassetta 11-36. Il rapporto più leggero è quindi il 22/36=0,61, indispensabile a questo biker per affrontare salite con pendenze superiori al 10% e lunghezze oltre 1km.
E’ inoltre importante sottolineare che, in quest’analisi, considereremo una mtb 27”, ma tutte le conclusioni cui arriveremo saranno valide anche per gli altri formati, 26” e 29” (le cui trasmissioni avevamo già analizzato e ottimizzato in precedenza).
Vediamo allora, nel caso questo stesso biker decida di installare sulla sua mtb una trasmissione monocorona, che corona dovrebbe scegliere per avere a disposizione lo stesso rapporto più leggero presente nella multicorona 3x10v indicata prima. Si rileva facilmente che dovrà utilizzare una guarnitura con corona da 30 denti, e una cassetta che disponga del pignone 50. In questo modo, in luogo del rapporto 22/36 (=0,61) della trasmissione 3x10v, disporrà del rapporto 30/50 (=0,60) della monocorona.
Bene, scelta la corona che permetta di affrontare le stesse salite che potevamo superare con la 3x10v, vediamo cosa accade quando invece ci si trova a pedalare in piano o nei falsipiani in leggera discesa.
Come prima cosa, ricordiamo una regola fondamentale vista nei precedenti articoli, ovvero: quando si pedala, si DEVE avere una frequenza di pedalata che ricada all’interno dell’intervello compreso tra la frequenza corrispondente alla condizione di massimo rendimento e quella corrispondente alla condizione di massima potenza. Nel diagramma delle curve caratteristiche, avevamo evidenziato quest’intervallo con un rettangolo giallo tratteggiato; vi riporto il diagramma anche qui, così da poter visualizzare la situazione di cui stiamo parlando.
Come dicevo, è fondamentale che la frequenza di pedalata cada all’interno di quest’intervallo, perché ciò consente di ottimizzare il funzionamento del nostro “motore”. Questo significa che, a parità di “fatica” (concetto che comprende il consumo di energia, l’usura della muscolatura, l’affaticamento dei sistemi cardio-circolatorio e respiratorio, e tutti gli altri aspetti che compongono il complesso funzionamento del “motore” umano) si riesce a erogare la massima potenza possibile.
E’ invece assolutamente da evitare, ma sarebbe più giusto dire “scongiurare”, pedalare con frequenze che cadano al di fuori di questo intervallo, in quanto l’efficienza del motore avrebbe, letteralmente, un crollo. Ciò che accade infatti è che, se non cambiamo marcia così da poter pedalare con la frequenza corretta, fatichiamo di più (secondo il concetto di “fatica” spiegato sopra) ma eroghiamo meno potenza, andando quindi più lenti. Questa, del resto, è un’esperienza ben nota a ciascun biker, che infatti cambia il rapporto ogniqualvolta si rende conto istintivamente, senza bisogno di conoscere le leggi meccaniche che sovrintendono al fenomeno, che la propria frequenza di pedalata sta uscendo dall’intervallo ottimale.
Voglio farvi un esempio concreto, così che tutti possiate capire la reale portata di questo fenomeno. Supponiamo si pedali a 30km/h in piano. In queste condizioni di “marcia”, l’intervallo di frequenze di pedalata ottimali è compreso tra 70 e 100 pedalate/minuto. Un biker di 72kg su una mtb 26”, se utilizza il rapporto 42/18, pedala a 103ped/min (si trova quindi al limite sinistro dell’intervallo ottimale, rappresentato in giallo sul diagramma), eroga 225W e consuma 34,6kcal per ciascun chilometro percorso, con un rendimento pari a 0,21.
Supponiamo adesso che il biker alleggerisca il rapporto, passando al 42/21, mantenendo la stessa intensità di pedalata (“intensità” è un concetto meccanico, ed è quella tendenza, indotta dalle leggi della fisica nel caso di un motore, e dall’istinto che tali leggi percepisce nel caso del “motore umano”, a continuare a funzionare lungo la stessa curva di potenza quando si cambia rapporto). In seguito al cambio di rapporto, il biker si trova a pedalare a 118ped/min, erogando 215W rallentando a 29,4km/h, ma aumentando il proprio consumo energetico a 39,3kcal a chilometro (con un aumento del 15% rispetto a quando il biker pedalava entro l’intervallo ottimale di frequenze) poiché il rendimento crolla al valore di 0,18. Chiaramente, a questo maggior consumo energetico, corrisponderà un maggior affaticamento del sistema respiratorio (che dovrà apportare più ossigeno per poter bruciare più energia), di quello cardiocircolatorio (che dovrà trasportare queste maggiori quantità di ossigeno), dei muscoli (che dovranno bruciare più “carburante” e smaltire una maggiore quantità di calore, dato che a un calo del rendimento corrisponde una maggior quantità di energia che, invece che esser trasformata in lavoro, viene trasformata in calore), e in generale di tutto il motore che, funzionando in queste condizioni, andrà in crisi dopo breve tempo. La situazione è non dissimile da quella di quando si tirano troppo le marce dell’auto, mandando il motore fuori giri. La sensazione che prova un biker quando si trova in questa situazione è quella, ben nota a chiunque usi la bici, di pedalare a vuoto. Come visto nell’esempio, è sufficiente un piccolo scostamento dall’intervallo di frequenze di pedalata ottimali, per mandare in crisi il nostro motore. Se poi lo scostamento è maggiore si rischia, per usare una definizione automobilistica, di fondere…
Chiudiamo questa parentesi con un’ultima considerazione: passando dal 42/18 al 42/21, se si vuole avere lo stesso consumo energetico, è necessario passare dalla velocità di 30km/h a quella di 27km/h.
Bene, fatta questa fondamentale premessa, torniamo all’analisi della nostra trasmissione monocorona che, come vedremo, è strutturalmente destinata a far andare su frequenze troppo elevate (ovvero “fuori giri”) il biker.
Consideriamo innanzitutto cosa avviene quando si pedala su un percorso piano.
Sui tratti pianeggianti, pedalando a 25km/h, l’intervallo di frequenze di pedalata ottimali è compreso tra 57 e 83 pedalate/minuto. Con la monocorona 1x12v con cassetta 10-50 (che è quella che fornisce la gamma più ampia di rapporti) il nostro biker dovrà utilizzare il rapporto 30/12 (che consente di pedalare “in agilità”, con una frequenza di 80 pedalate/minuto) o il 30/10 (che consente di pedalare con una frequenza di 67 ped/min, intermedia tra il pedalare “in agilità” e il pedalare “di forza”); non gli sarà invece possibile una pedalata puramente “di forza”, ovvero prossima al limite di 57ped/min, perché non dispone di un rapporto abbastanza pesante (disponibile invece sulla 3x10v, dove possiamo utilizzare il rapporto 40/12=0,58) .
Ricordiamoci che pedalare “di forza” presenta il vantaggio di avere un rendimento migliore di circa il 15% rispetto al pedalare “in agilità”. Questo è importante quando si pedala in prossimità della soglia anaerobica, perché consente di fruire di una maggiore potenza, con un incremento del 15% rispetto alla potenza erogabile pedalando “in agilità”.
Già in pianura, quindi, la trasmissione monocorona manifesta dei limiti; limiti che vengono amplificati ed enfatizzati quando si affrontano i falsopiani in discesa. Come vedremo, infatti, nelle discese che vanno pedalate con continuità, che poi sono quelle con pendenze fino al 5% (per pendenze via via superiori si pedala giusto per rilanciare la velocità, per poi affidarsi alla forza di gravità), la monocorona va definitivamente in crisi.
Di questo però ci occuperemo la prossima volta, quando completeremo l’analisi di questa tipologia di trasmissioni.
A rileggerci presto
Stefano Tuveri
BI(KE)PLANI - In volo tra Sardegna e resto del mondo conosciuto (e non) 