Qué mide la potencia y en qué se diferencia de la velocidad
La potencia en ciclismo es la tasa a la que un ciclista realiza trabajo mecánico, medida en vatios. La velocidad, en cambio, es simplemente la distancia recorrida por unidad de tiempo y depende en gran medida de las condiciones externas: la misma potencia produce velocidades muy diferentes según la pendiente, el viento y la superficie de la carretera. Un ciclista que sube una pendiente pronunciada a 10 km/h puede estar produciendo mucha más potencia que ese mismo ciclista circulando en llano a 30 km/h, porque la mayor parte de esa potencia en la subida se destina a elevar el peso del cuerpo y la bicicleta contra la gravedad, en lugar de a la velocidad hacia adelante.
Por eso la potencia se ha convertido en la medida preferida del esfuerzo en el entrenamiento y las carreras de ciclismo: a diferencia de la velocidad, no se distorsiona por las pendientes, el viento o el rodamiento en grupo, por lo que refleja directamente el resultado fisiológico del ciclista, comparable entre sesiones y entre ciclistas una vez normalizada por el peso corporal.
El modelo físico: tres fuerzas resistivas
Un modelo físico bien establecido, validado frente a potencia medida directamente en estudios como el de Martin y colegas (1998), calcula la potencia requerida para circular a una velocidad determinada sumando tres fuerzas resistivas y multiplicando por la velocidad, para luego dividir entre la eficiencia de la transmisión y así tener en cuenta las pérdidas por fricción en la cadena y los rodamientos. La fuerza de gravedad es la masa combinada del ciclista y la bicicleta multiplicada por la aceleración gravitacional y por el seno del ángulo de la carretera. La resistencia a la rodadura es esa misma masa combinada multiplicada por la aceleración gravitacional, por el coseno del ángulo de la carretera y por un coeficiente de resistencia a la rodadura. La resistencia aerodinámica crece con el cuadrado de la velocidad, lo que significa que la potencia necesaria para superarla crece con el cubo de la velocidad.
Debido a que los parámetros reales de arrastre y rodadura de un ciclista y bicicleta específicos rara vez se conocen sin pruebas dedicadas, los valores publicados típicos se usan comúnmente como supuestos fijos en calculadoras de modelo físico: un coeficiente de resistencia a la rodadura (Crr) de 0,005, representativo de neumáticos de carretera sobre asfalto; un área frontal efectiva (CdA) de 0,32 metros cuadrados, representativa de un ciclista de ruta montado sobre las manetas; densidad del aire de 1,225 kg por metro cúbico, el valor estándar a nivel del mar a 15 grados Celsius; y una eficiencia de transmisión del 97,5%, en línea con las mediciones publicadas de transmisiones de cadena. Se asume aire en calma, sin viento de frente ni de cola.
- P = (F_gravedad + F_rodadura + F_aero) x v / 0,975
- F_gravedad = (m_ciclista + m_bici) x 9,8067 x sin(atan(pendiente% / 100))
- F_rodadura = (m_ciclista + m_bici) x 9,8067 x cos(atan(pendiente% / 100)) x 0,005
- F_aero = 0,5 x 1,225 x 0,32 x v^2 (v en m/s)
Por qué la resistencia del aire domina a velocidades más altas
La tabla siguiente muestra estimaciones del modelo para un ciclista de 75 kg en una bicicleta de 9 kg en carretera llana y aire en calma, usando los supuestos estándar anteriores. Observa cómo la proporción de potencia dedicada a superar la resistencia del aire aumenta constantemente con la velocidad: la fuerza de arrastre aerodinámico crece con el cuadrado de la velocidad del aire, por lo que la potencia para superarla crece con el cubo, mientras que la resistencia a la rodadura se mantiene casi constante con la velocidad.
| Velocidad | Potencia estimada | Proporción dedicada a resistencia del aire |
|---|---|---|
| 20 km/h | ≈ 58 W | ≈ 59% |
| 25 km/h | ≈ 97 W | ≈ 70% |
| 30 km/h | ≈ 152 W | ≈ 77% |
| 35 km/h | ≈ 226 W | ≈ 82% |
| 40 km/h | ≈ 323 W | ≈ 85% |
Vatios por kilogramo como métrica de comparación
Los vatios por kilogramo dividen la potencia entre el peso corporal del ciclista, y es la normalización estándar usada en el ciclismo porque la velocidad de escalada en pendientes pronunciadas está gobernada en gran parte por la potencia relativa al peso total del sistema. En carreteras llanas, en cambio, la velocidad está gobernada en gran parte por la potencia absoluta relativa a la resistencia aerodinámica, ya que la gravedad juega un papel escaso cuando el ángulo de la carretera es cercano a cero. Esto está documentado en la literatura de entrenamiento por potencia, especialmente en Training and Racing with a Power Meter de Allen, Coggan y McGregor, que usa los vatios por kilogramo como un eje estándar para comparar el rendimiento de ciclistas de diferentes tamaños corporales.
Debido a que los vatios por kilogramo sostenibles varían enormemente según el historial de entrenamiento, la duración del esfuerzo, la edad y muchos otros factores individuales, ningún número único define un valor «bueno» para todos los ciclistas; comparar la propia cifra de vatios por kilogramo de un individuo a lo largo del tiempo, con una duración de esfuerzo consistente, es generalmente más informativo que comparar contra otros ciclistas.
¿Qué es el FTP?
La Potencia Umbral Funcional (FTP, por sus siglas en inglés) es un concepto de la literatura de entrenamiento por potencia, descrito en Training and Racing with a Power Meter de Allen, Coggan y McGregor, que se refiere a la potencia más alta que un ciclista puede sostener en un estado fisiológico cuasi-estable durante aproximadamente una hora. Funciona como un punto de referencia individual: debido a que los ciclistas varían enormemente en capacidad de potencia absoluta, expresar la intensidad objetivo de un entrenamiento como un porcentaje del propio FTP del ciclista permite personalizar las zonas de entrenamiento en lugar de basarlas en un vataje fijo que carecería de sentido entre diferentes ciclistas.
El FTP no es un número único fijo para siempre -- cambia a medida que cambia la condición física, razón por la cual los programas de entrenamiento por potencia lo reevalúan periódicamente. Este artículo describe solo el concepto; los protocolos específicos de pruebas de campo para estimar el FTP no se cubren aquí, ya que la metodología de las pruebas y la progresión de intensidad apropiada se guían mejor por un entrenador calificado o por la literatura de entrenamiento original.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre potencia y velocidad en una bicicleta?
La potencia es la tasa de trabajo mecánico que produce un ciclista, medida en vatios, mientras que la velocidad es simplemente la distancia recorrida por unidad de tiempo. La velocidad se distorsiona enormemente por la pendiente, el viento y el rodamiento en grupo -- la misma potencia produce velocidades muy diferentes en una subida frente a una carretera llana -- razón por la cual la potencia se considera una medida más directa y comparable del esfuerzo fisiológico.
¿Cómo se calcula la potencia ciclista a partir de la física?
Un modelo físico estándar suma tres fuerzas resistivas -- gravedad, resistencia a la rodadura y arrastre aerodinámico -- y multiplica el total por la velocidad de marcha, para luego dividir entre la eficiencia de la transmisión. Constantes publicadas típicas (un coeficiente de resistencia a la rodadura de 0,005, un área frontal de 0,32 metros cuadrados, densidad del aire de 1,225 kg por metro cúbico, y 97,5% de eficiencia de transmisión) se usan comúnmente cuando no se dispone de los valores medidos propios de un ciclista.
¿Qué es un buen valor de vatios por kilogramo?
Los vatios por kilogramo son la potencia dividida entre el peso del ciclista, y son más importantes en las subidas, donde la velocidad está gobernada en gran parte por la potencia relativa al peso total. Los vatios por kilogramo sostenibles varían enormemente según el historial de entrenamiento, la duración del esfuerzo y la edad, por lo que ningún número «bueno» único aplica a todos los ciclistas; hacer seguimiento del propio valor a lo largo del tiempo con una duración consistente es más informativo que comparar entre ciclistas.
¿Qué significa el FTP en ciclismo?
El FTP, o Potencia Umbral Funcional, es la potencia más alta que un ciclista puede sostener en un estado fisiológico cuasi-estable durante aproximadamente una hora, un concepto descrito en la literatura de entrenamiento por potencia (Allen, Coggan y McGregor). Sirve como punto de referencia personalizado: las intensidades de entrenamiento se expresan comúnmente como un porcentaje del propio FTP del ciclista en lugar de como un vataje fijo.
¿Por qué la resistencia del aire importa más a velocidades ciclistas más altas?
La fuerza de arrastre aerodinámico crece con el cuadrado de la velocidad del aire, y la potencia requerida para superarla crece con el cubo de la velocidad del aire, mientras que la resistencia a la rodadura se mantiene aproximadamente constante sin importar la velocidad. En un modelo físico estándar, la resistencia del aire representa aproximadamente el 59% de la potencia total a 20 km/h pero sube a aproximadamente el 85% a 40 km/h, razón por la cual la aerodinámica domina el rendimiento ciclista a velocidades de carrera.
Referencias
- Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, Coggan AR. Validation of a mathematical model for road cycling power. Journal of Applied Biomechanics 1998; 14(3): 276-291.
- Wilson DG. Bicycling Science, 3rd edition. MIT Press, 2004.
- Allen H, Coggan AR, McGregor S. Training and Racing with a Power Meter, 3rd edition. VeloPress, 2019.
- International Civil Aviation Organization (ICAO). Standard Atmosphere -- sea-level air density 1.225 kg/m^3 at 15 degrees Celsius.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021.