Motor central vs. motor de buje: Guía de ingeniería para elegir la transmisión de su bicicleta eléctrica

Si tienes prisa por empezar a montar tu bicicleta, aquí tienes un análisis de ingeniería de alto nivel de los sistemas de transmisión central vs. motor de buje.

Si bien existen kits para bicicletas eléctricas para ambos usos, la elección altera fundamentalmente la dinámica mecánica de la bicicleta.

Para comprender realmente el debate motor de transmisión central vs. motor de buje, debemos analizar dónde se aplica la fuerza en relación con la rueda.

Motores de buje: El enfoque directo

Un motor de buje reemplaza el buje estándar de una rueda de bicicleta. Aplica par directamente a la rueda (o mediante engranajes planetarios internos). Al omitir la transmisión de la bicicleta (cadena, cassette, desviador), es mecánicamente más sencillo en términos de transmisión de potencia.

Desde un punto de vista de ingeniería, esto supone una clara ventaja en cuanto a fiabilidad. Si la cadena se rompe, un motor de buje puede seguir impulsando la bicicleta hasta la meta. Sin embargo, presenta una relación de transmisión fija. El motor debe girar a una velocidad relativa a la rueda. En pendientes pronunciadas, las RPM del motor disminuyen, lo que lo aleja de su curva de eficiencia óptima y convierte más energía de la batería en calor en lugar de movimiento.

Motores de transmisión central: Ventaja mecánica

Un motor de montaje central se ubica en la biela (eje pedalier) e impulsa el plato. Este es el diferenciador clave: utiliza las marchas existentes de la bicicleta.

Al igual que un coche necesita reducir la marcha para subir una cuesta, una transmisión intermedia permite que el motor gire a altas y eficientes RPM incluso cuando la rueda gira lentamente. Esta relación de transmisión variable significa que una transmisión intermedia de 750 W a menudo puede superar a un motor de buje de 1000 W al ascender, ya que aprovecha la ventaja mecánica en lugar de la fuerza bruta. Esta integración convierte las configuraciones de motor personalizadas con transmisión intermedia en el estándar de oro para optimizar el rendimiento en terrenos variables.

Al evaluar motores de buje para kits de bicicletas eléctricas, encontrará dos subtipos distintos: de engranajes y de transmisión directa (DD).

Motores de buje de engranajes

Estos contienen engranajes planetarios internos de nailon o composite.

• Ventajas: Ofrecen mayor par a bajas velocidades, rueda libre sin resistencia cuando la batería está descargada y, por lo general, son más pequeños y ligeros. Son excelentes para una bicicleta eléctrica discreta, ya que pueden ocultarse tras un disco de freno.

• Desventajas: Los engranajes internos son un elemento de desgaste. No suelen realizar frenado regenerativo debido al embrague interno.

Motores de buje de transmisión directa (DD)

Se trata básicamente de grandes electroimanes sin partes móviles internas aparte de los rodamientos.

• Ventajas: Durabilidad casi infinita y la posibilidad de utilizar frenado regenerativo (convirtiendo el motor en un generador para recargar la batería y ahorrar pastillas de freno). Son capaces de gestionar una potencia enorme para construcciones caseras de alto rendimiento.

Desventajas: Son pesadas (a menudo pesan más de 6 kg), grandes y presentan resistencia al pedalear sin potencia.

Nota del ingeniero sobre el peso no suspendido: Añadir un motor de buje pesado a la rueda trasera aumenta el peso no suspendido. Esto afecta negativamente al rendimiento de la suspensión, haciendo que la bicicleta se sienta más lenta al pasar por baches en comparación con una rueda estándar.

Los motores de transmisión central, como el Bafang BBSHD o el Tongsheng TSDZ2, son los preferidos por los entusiastas técnicos.

El rey de la eficiencia

Al funcionar cerca de las RPM óptimas independientemente de la velocidad en carretera (suponiendo que el ciclista cambie de marcha correctamente), los motores de transmisión central se mantienen a menor temperatura y optimizan la autonomía de la batería. Para proyectos de actualización de motor de 1000 W destinados a todoterreno, un motor de transmisión central suele ser la única opción viable para evitar el sobrecalentamiento del motor en ascensos largos.

El compromiso del mantenimiento

La principal desventaja es la tensión a la que se somete la transmisión. Una persona produce quizás entre 100 y 200 vatios de forma continua. Un motor de transmisión central puede generar ráfagas de entre 750 W y 1500 W directamente en una cadena de bicicleta diseñada para la fuerza humana. Esto provoca un desgaste acelerado de cadenas, cassettes y desviadores. Si eliges esta opción para tus configuraciones de motor personalizadas, invierte en cadenas específicas para bicicletas eléctricas (como la serie KMC-e) y cassettes de acero.

Centro de Gravedad

Para la conducción, las transmisiones centrales son superiores. Al ubicar el motor, y generalmente la batería, en el centro y en la parte baja del cuadro, la bicicleta se maneja de forma más parecida a una bicicleta de montaña tradicional. Esto es crucial para el ciclismo técnico en senderos.

Para el aficionado en el garaje, el proceso de instalación es un factor clave a la hora de decidir entre un motor de transmisión central o uno de buje.

Instalación del motor de buje

Dificultad: Moderada El principal reto es asegurar que el eje se ajuste a las punteras. La mayoría de los motores de buje utilizan ejes sobredimensionados (12 mm o 14 mm con planos limados a 10 mm). A menudo es necesario limar las punteras o usar brazos de torsión (reforzamientos metálicos gruesos que evitan que el potente eje del motor gire y dañe el cuadro de la bicicleta). El cableado suele ser sencillo: pasa el cable desde la rueda hasta el controlador.

Instalación del motor de transmisión central

Dificultad: Alta Debes desmontar el pedalier de la bicicleta, lo que suele requerir herramientas especializadas y mucha fuerza. La compatibilidad es complicada; necesitas medir el ancho de la caja del pedalier (normalmente de 68 mm a 73 mm, pero a veces es más ancho en las fat bikes) para comprar el kit correcto. También es importante asegurarse de que la alineación de la línea de la cadena sea correcta, lo que suele requerir espaciadores o platos descentrados para evitar que la cadena se salga.

Herramientas esenciales:

• Extractor de bielas

• Herramienta para pedalier

• Llave para contratuercas

• Soldador (para cambiar los conectores)

Escenario A: La cuesta con una pendiente del 15%

• Transmisión intermedia: Cambias la bicicleta a la marcha más baja (piñón más grande). El motor gira rápido, la rueda gira despacio. La bicicleta sube la cuesta sin esfuerzo a 12-16 km/h sin sobrecalentarse.

• Motor de buje: El motor se ve obligado a girar lentamente. La eficiencia se reduce al 50% o menos. El resto de la energía se convierte en calor. A menos que se trate de un sistema de alta potencia, podría atascarse o sobrecalentarse.

Escenario B: El trayecto en llano

• Motor de buje: No es necesario cambiar de marcha. Tienes potencia instantánea. Si se rompe una cadena, aún puedes acelerar a fondo. El viaje es silencioso y suave.

• Transmisión intermedia: Debes cambiar de marcha al acelerar. No puedes cambiar de marcha mientras el motor está a plena carga (marchas que crujen), por lo que necesitas un sensor de marcha que corte la potencia momentáneamente al cambiar.

En entornos urbanos llanos, la simplicidad del motor central suele ser la clave. En terrenos dinámicos, la tracción central es la reina.

Al calcular el presupuesto para kits de bicicletas eléctricas, no se limite al precio de etiqueta.

Costos iniciales: Generalmente, los kits de motor de buje son más económicos. Se puede encontrar un kit de transmisión directa decente por entre $250 y $400 (sin batería). Los kits de transmisión intermedia, como la serie Bafang, suelen costar desde $400 hasta $600.

Costos a largo plazo:

• Transmisión intermedia: Reemplazarás las cadenas y los cassettes con mucha más frecuencia. Una transmisión intermedia con un uso intensivo podría necesitar una cadena nueva cada 800-1600 km.

• Motor de buje: Mantenimiento extremadamente bajo. Sin embargo, si la rueda trasera tiene un pinchazo, cambiar la cámara es una pesadilla en comparación con una bicicleta de transmisión intermedia (debido al peso del motor y al cableado conectado a la rueda).

Si estás construyendo una conversión casera económica, un motor de buje ofrece la mejor relación calidad-precio.

Como ingeniero, no creo en un motor "ideal", sino en el motor adecuado para cada aplicación. Aquí está mi recomendación final, basada en tus necesidades específicas:

Elige un motor de transmisión central si:

1. Conduces fuera de carretera o en zonas montañosas: La ventaja mecánica es innegociable.

2. Buscas una conducción equilibrada: Esencial para el ciclismo de montaña y un manejo técnico.

3. Tienes conocimientos técnicos: Te sientes cómodo con el mantenimiento de la transmisión y el cambio de marchas correcto.

Elige un motor de buje si:

1. Quieres una bicicleta eléctrica a prueba de balas: La fiabilidad y la redundancia son clave para ir al trabajo.

2. Tienes un presupuesto limitado: Consigue más potencia por menos dinero.

3. Buscas una bicicleta eléctrica discreta: Un pequeño motor de buje con engranajes es casi invisible para el ojo inexperto.

4. ¿Quieres frenado regenerativo? Solo disponible con bujes Direct Drive.