Física en el ciclismo profesional

Los análisis de potencia están a la orden del día en los equipos profesionales. Es el llamado “ciclismo moderno”, donde podemos ver a corredores como Froome mirar continuamente su medidor de potencia al subir un puerto sin preocuparse apenas de los movimientos de sus rivales. En este artículo, queremos acercar al público general esos términos que parecen tan técnicos como los w/kg (vatios por kilogramo).

EN LLANO

En primer lugar, les muestro una descomposición de fuerzas en una carretera llana (imagen de Tony Martin en una contrarreloj):

El peso del corredor es completamente equilibrado por la fuerza normal (fuerza que ejerce la superficie de apoyo -siempre es perpendicular a ella- de un cuerpo sobre este), por lo que las fuerzas en el eje vertical se anulan. Lo interesante está en el eje horizontal: la fuerza realizada por el ciclista es proporcional a su masa, dicho lo cual, cuanto más pese un ciclista (de músculo, no de grasa) más fuerza podrá realizar. Pero esta fuerza no es la resultante en el eje horizontal, ya que se disipa parcialmente por las fuerzas de rozamiento. Las fuerzas de rozamiento mecánicas -relacionadas con la bici- son muy pequeñas por la sofisticación en el diseño de estas, por lo que lo más importante es la postura del corredor sobre la bicicleta: una postura muy aerodinámica permite que la fuerza resultante pueda ser mayor que la de uno que ha ejercido más fuerza en sus piernas, y, como consecuencia, ir más rápido que él. En conclusión, suponiendo que se consigue una buena posición aerodinámica, cuanto mayor sea tu peso en músculo más rápido podrás ir en un asfalto llano (por eso los mejores contrarrelojistas son hombres pesados como Tony Martin).

Pero entonces, ¿por qué no hay rodadores/contrarrelojistas que se vayan por encima de los 100 kilos? Por un parámetro físico/biológico llamado VO₂ máx., es decir, el volumen máximo de oxígeno en sangre que nuestro organismo puede transportar y metabolizar. Este parámetro se mide en (ml/min)/kg, de lo que se extrae que cuanto mayor sea tu peso, menor será tu VO₂ máx. El VO₂ máx. está estrechamente ligado a la resistencia del deportista; está es la explicación de que no haya ciclistas en ruta que pesen cerca de 100 kilos. Sin embargo, en las competiciones de ciclismo en pista, donde las distancias son escasas, sí que es muy común encontrarse con hombres de más de 90 kilos (la leyenda del ciclismo en pista Chris Hoy pesaba 95 kilos). He ahí el dilema para un buen rodador en carretera: encontrar el peso ideal para que la fuerza realizada se optimice lo máximo posible (81 kilos en el caso de Cancellara o 75 kilos en el caso de Martin).

EN LOS PUERTOS

¿Cuál es la diferencia cuando la carretera se pone para arriba? Se entiende muy bien en la siguiente descomposición de fuerzas:

El peso del conjunto bici-ciclista no solo se dispone en el eje perpendicular a la superficie, sino que parte de él se desplaza hacia el eje paralelo según la fórmula Px=P*sen(α) (cuanto mayor sea el ángulo -la pendiente de la carretera-, mayor será el peso que se desplaza al eje paralelo a la carretera). Las fuerzas en el eje perpendicular a la superficie se vuelven a compensar debido a la fuerza normal, pero, en el eje que forma el supuesto asfalto, el ciclista tiene que hacer fuerza contra su propio peso (a mayor peso del deportista, mayor fuerza en contra que tendrá que superar). Respecto a las fuerzas de rozamiento, suelen ser prácticamente despreciables con respecto al peso en el eje horizontal, por lo que en las subidas no se busca tanto una postura aerodinámica sobre la bicicleta. Esta es la explicación científica de por qué los escaladores suelen ser personas de poco peso.

¿Cómo estimar la potencia desarrollada por un ciclista en un puerto? Hay multitud de fórmulas para estimar/calcular la potencia desarrollada en una ascensión, pero realmente lo único cierto al 100% es lo que calcula el medidor de potencia en la bicicleta de cada uno, ya que detecta la fuerza que se desarrolla en cada pedalada.

Fórmula del Doctor Ferrari. Entre las fórmulas para estimar la potencia, destaca la del Doctor Michele Ferrari, prestigioso preparador físico del que han requerido sus servicios ciclistas como Cipollini, Rominger o Armstrong. Esta fórmula es verdaderamente útil porque nos permite calcular directamente la potencia relativa (en vatios por kilogramo) independientemente del peso del ciclista (si se quiere calcular la potencia absoluta basta con multiplicar ese dato por el peso del ciclista). Dicha ley se basa en que, en un puerto de pendiente media (entre el 6% y el 10% aprox.), dos ciclistas que ascienden a igual velocidad marcan la misma potencia relativa (en vatios por kilogramo). Es decir, un ciclista de 60 kilos necesitaría desarrollar apenas 360 vatios (6w/kg) para ir a la misma velocidad que uno de 70 kilos que desarrollara 420 vatios (6w/kg), lo que pone en una clara situación ventajosa al de menor peso. Si la pendiente es menor que el 6%, ganaría importancia la potencia absoluta, y si la pendiente fuera mayor del 10%, cobraría todavía más consideración el pesar lo menos posible. Tener un valor como la potencia relativa nos permite comparar rendimientos de diferentes ciclistas en diversas carreras o puertos pudiendo “despreciar” el peso, que además siempre es un parámetro muy escondido entre las estrellas del ciclismo profesional. También, la fórmula del preparador italiano destaca por su sencillez, la manejabilidad de los resultados (las cifras de los profesionales suelen estar entre los 5w/kg y los 6,5w/kg), y, aunque desprecia factores como el viento o la rugosidad del asfalto, por acercarse mucho a la realidad. Les expongo la fórmula:

Potencia relativa (w/kg) = VAM (m/h) / (Factor grado x 100)

VAM (m/h) = desnivel positivo (altitud final – altitud inicial) / tiempo en horas

Factor grado = 2 + (pendiente media / 10)

VAM son las siglas en italiano de “Velocità Ascensionale Media”. Mide los metros de ascensión vertical por hora.  A igual rendimiento, el VAM crece a medida que aumenta la pendiente media del puerto, como expone el Doctor Ferrari en uno de sus artículos en el blog www.53×12.com. “Una repetida medición en un puerto con un ciclista de 64 kilos pedaleando a 300 vatios da los siguientes resultados:

5% de pendiente = 1180 VAM (m/h)

6% = 1215 m/h

7% = 1250 m/h

8% = 1290 m/h

9% = 1340 m/h

10% = 1400 m/h

11% = 1475 m/h

12% = 1565 m/h

13% = 1675 m/h.”

Por eso se compensa la fórmula con el factor grado del denominador. A mayor cifra en el numerador, mayor cifra en el denominador, consiguiendo así que la potencia relativa no dependa de la pendiente en un determinado intervalo. Al final del artículo, les he dejado una tabla Excel editable (con la fórmula de Ferrari) para que ustedes puedan calcular la potencia que ha realizado X ciclista en tal puerto o sus propias marcas de potencia en los puertos que suban.

A continuación, les muestro una tabla comparativa que muestra el rendimiento del top10 en el Tour de Francia 2014, realizada por la recomendable cuenta de Twitter de análisis ciclista @ammattipyoraily:

Como ven, hay que interpretar las cifras teniendo en cuenta la longitud del puerto, ya que un ciclista no puede ejercer la misma potencia media en una subida corta como La Planche des Belles Filles (5,9 km) que en Chamrousse (18,2 km)

Controversias. Este descubrimiento de Ferrari también ayuda a desenmascarar posibles mentiras como los datos que proporcionó Sky sobre la ascensión de Froome en la Piedra de San Martín. El equipo británico dijo que Froome había desarrollado 5,78w/kg (un dato realmente humano para el keniata y que no levanta ninguna sospecha de dopaje), pero resulta que Gesink (4º en la etapa a 1:33 de Froome) subió los datos reales de su medidor de potencia a la red social Strava. El holandés había desarrollado 5,85 vatios por kilogramo, lo que deja muy en entredicho la veracidad de los datos de Froome. Aplicando la fórmula del Doctor Ferrari, Gesink habría realizado 5,86w/kg (lo que se aproxima tremendamente al dato real) y la marca de Froome sería 6,09w/kg (un dato que, por correspondencia con el de Gesink, se debería acercar mucho a la realidad y que, en un puerto de 15 kilómetros, sí levanta ciertas dudas sobre la limpieza del ciclista keniata). Como se aprecia en la tabla de @ammattipyoraily, los ganadores de grandes vueltas suelen rondar los 6w/kg de media en las ascensiones decisivas, lo que ha posibilitado a algunos analistas como Antoine Vayer establecer límites de supuesta normalidad. Para el francés, un dato por encima de los 5,86w/kg en un puerto con una distancia considerable es tildado de “not normal”, mientras que si el dato supera los 6,14w/kg es calificado de “milagroso”. Por último, establece que una cifra mayor que 6,43w/kg sería “mutante”. Un dato mutante es, por ejemplo, 6,56 w/kg (según la fórmula del Doctor Ferrari) de Bjarne Riis en Hautacam -Tour de Francia 1996-, del que más tarde se demostró su dopaje. De todos modos, aunque la fórmula se suele aproximar mucho a la realidad, con ella no se podría establecer una especie de radar para cazar a dopados, debido a la multitud de factores que desprecia (sobre todo el viento y el ir chupando rueda).

Espero que hayan aprendido con este artículo, y que aumente su interés por estos temas. Por último, les dejo el anunciado Excel descargable con la fórmula del Doctor Ferrari:

Calculadora de potencia