jueves, 13 de agosto de 2009

Me hablan de Vatios....Que es eso?






















Sería deseable saber describir un vatio (w), ya que en el mundo del ciclismo se habla de ellos a menudo. Para tener referencias, conviene saber que cuando se suben escaleras a buen paso se desarrolla una potencia de aproximadamente 200 vatios. Una bombilla incandescente tradicional suele consumir de 40 a 100 vatios. Un sprinter consigue hasta 1.500 vatios. Consumir 1.000 w de electricidad durante una hora (1 kwh, equivale a dos horas de Indurain en contrarreloj) cuesta unos miserables 10 céntimos de euro.

¿Por qué se habla de vatios de un ciclista en lugar de su fuerza o de su energía? Apostaría que cada lector tiene la fuerza y la energía necesarias para subir el Tourmalet, pero no podría ganar esa etapa. ¿Por qué? Por no poder hacerlo tan rápido. Faltaría más potencia, más vatios. El derroche de energía que haría el lector sería similar al del profesional de los pedales, pero usando más tiempo. La potencia indica lo rápido que puede hacerse un trabajo. Por lo tanto, indica la energía que se invierte en cada momento. Cuando uno se familiariza con ella, la potencia (los vatios) es un concepto muy útil para entender el ciclismo.

UNA MIRADA AL ORGANISMO DEL CICLISTA
Mientras el ciclista duerme su cuerpo consume el llamado metabolismo basal al ritmo de unas 1.700 kcal al día o, lo que es lo mismo, lo que gasta una bombilla de 20-30 vatios, el mínimo. Cuando el cuerpo está bien abrigado y no ha de gastar en producir calor, el pequeño y exigente cerebro usa el 20% de nuestra energía continuamente. Pedaleando gasta la misma energía, pero mucha menos en términos relativos. Sentado a desayunar la potencia que necesita el ciclista es prácticamente la misma, pero al pasear ya necesita cinco veces más y al rodar en bici necesita generar unos 100-160 vatios. Aprovecha sólo un 25% de la energía de los alimentos. Parece poco, pero es mejor que la eficiencia de cualquier coche. En este artículo no hablaremos de las calorías consumidas, sino de las potencias útiles generadas. Hay que tener en cuenta que las calorías gastadas son mucho más elevadas que la potencia útil generada para pedalear, ya que la mayor parte de la energía muscular se pierde en forma de calor. Con el perfeccionamiento del gesto del ciclista esto mejora.

PEDALEANDO
Clack-clack, los pedales ya están enganchados. El olor de linimentos lo invade todo. Fin de las conversaciones sobre lo poco que se ha podido entrenar últimamente y los miles de dolencias exculpatorias que aquejan a los participantes. Excusas anticipadas por si la marcha no sale bien. Mientras, la cabeza de la multicolor comitiva ya se pone en marcha.
El aficionado mira sus piernas y recuerda que cada una pesa unos 10 kg. Como las bielas miden 170 mm. (17 cm.) significa que levanta la pierna 34 cm. en cada ciclo de pedaleo. Mover las dos piernas equivale, pues, a mover 20 kg. Si da 90 pedaladas por minuto, (1,5 pedaladas por segundo es lo habitual), resulta que gasta ya 100 vatios yendo “sin cadena”, sólo por mover sus 20 kg. de piernas. ¡No puede ser, cien vatios sólo por pedalear en el vacío! Este cálculo, por suerte, no es del todo real, puesto que durante el descenso de cada pierna se ayuda a levantar la otra. Por lo tanto, sólo por levantar activamente la pierna hacia arriba ya mejora en muchos vatios el rendimiento del pedaleo. Sin invertir en materiales sofisticados, eso sí, hay que usar adecuadamente los pedales automáticos en todo el recorrido. Ahí tiene mucho que mejorar cualquier ciclista.

Hay modernos velocímetros para el manillar de la bicicleta que también indican la potencia desarrollada. Es un dato objetivo del rendimiento, aunque no sustituye las pulsaciones, que nos indican mejor el esfuerzo que hacemos. Según avanza el programa de entreno, a la misma frecuencia de latidos conseguiremos más vatios. Los latidos no indican la potencia, sino el estado de forma.

DESARROLLAR LA INTUICIÓN
Si sujetas 100 g. (por ejemplo, cuatro barritas energéticas de 25 g.) y los levantas un metro a un ritmo de una vez por segundo, has desarrollado 1 vatio de potencia. Si haces lo mismo con un tetrabrick de 1 kg. Y lo levantas 1 m. cada segundo, desarrollas 10 vatios. Y si levantas rápidamente una botella de butano de 30 kg. desde el suelo hasta los 2 m. en un segundo, 600 vatios. Los físicos definen al vatio (w) como hacer el trabajo de un julio en cada segundo (o lo que es lo mismo, gastar 0,24 calorías por segundo). Otra referencia: un caballo de potencia (cv) son 750 w.

¿CÓMO NO MALGASTAR TU POTENCIA?
Supongamos que un ciclista aficionado, con una potencia de 200 vatios en el umbral anaeróbico según la revisión médica (aunque llegó a 375 vatios antes de rendirse) se dirige a la salida de una larga marcha cicloturista. Va pensando en ahorrar fuerzas. En circular igual de rápido sin consumir más vatios. ¿Cómo? Una fuente de ahorro de vatios consiste en minimizar las variaciones de velocidad en llano. A nivel personal, he observado que rodando en grupo en llano, mi velocímetro no está fijo en un valor, sino que va indicando modificaciones de velocidad continuamente, digamos que 0,1 km/h cada segundo. Esto significa que desperdiciamos 1,25 w. Pese a no ser muy exacto, este dato sirve para hacernos una idea de cuanta energía perdemos por esos pequeñísimos acelerones en lugar de rodar de forma uniforme.

¿Usas Rotor? El Rotor -un dispositivo que va bien para superar el punto muerto del pedaleo- supone un consumo interno de energía por los rozamientos. Compruébalo sacando la cadena y haciendo girar el pedalier de un Rotor en vacío: hay que hacer un pequeño esfuerzo, no es como un buen pedalier de esos que giran solamente con acariciarlos. El gasto viene a ser de 1-2 w, aunque, en mi opinión compensan por razones que sobrepasan este artículo. Un profesional de la contrarreloj que quiera ahorrar vatios –o un aficionado que pretenda mejorar su rendimiento- tiene que cuidar en llano de forma exquisita la posición sobre la bicicleta. Esa posición condiciona la penetración en el aire del cuerpo del ciclista, que es lo que consume la mayor parte de los vatios cuando rueda en llano. Es mucho más barato y razonable empezar por invertir el dinero y el ingenio en mejorar la posición del cuerpo sobre la bicicleta que hacerlo en bidones, frenos o tijas aerodinámicas.

PESO Y POTENCIA
Los aficionados medios, como se dijo antes, disponen de unos 200 vatios, la mitad que un profesional (350-400). Los grandes rodadores llegan a 400 vatios, pero su peso les impide pasar bien la montaña. Eddy Merckx desarrolló en una ocasión 450 vatios toda una hora en una bici estática. Probablemente bien ventilado en una carretera y en una bicicleta ‘de verdad’ llegaría a los 500 vatios, como Indurain. Nótese que hay que relacionar los vatios con el peso del ciclista para predecir su rendimiento, sobre todo en montaña. En general, cada ciclista desarrolla la misma potencia en llano que en montaña, pero su peso le condiciona mucho. Así, los mejores escaladores son de pequeña talla y disponen de relativamente pocos vatios, razón por la cual suelen perder mucho tiempo en los tramos de contrarreloj llana, en los que la potencia absoluta es la que manda. Pantani podía competir con Indurain o Armstrong en la montaña, pero jamás en llano.
Si el conjunto ciclista aficionado + bici pesa 80 kg. y ha rebajado 1 kg. de peso para una escalada de una hora de duración, llegará 45 segundos antes. Analizado en términos de potencia, si subiera durante una hora a 15 km/h un puerto del 6% de pendiente (subiendo por lo tanto un desnivel de 900 m.), cada kg. supone unos 3 vatios. Si el aficionado dispone de 200 vatios, mejora el 1,5%. Para un buen escalador profesional como lo era Pantani, la mejora de 1 kg. sobre sus 60 kg. significaría un ahorro de 40 segundos en 40 minutos de ascensión. Ascendiendo como solía hacerlo, son unos 6 vatios extras. Y esos vatios para sus 60 kg. (en lugar de 80 kg.) son cruciales.

LUCHAR CONTRA LOS ELEMENTOS
En una pendiente suave (3,6%) se gastan unos 250 vatios rodando a 20km/h, desglosados en 25 w perdidos por rozamientos (cadena, piñones, suelo), 180 w en ascender a ese ritmo y 45 w contra el aire, ya que la velocidad es considerable. Merece la pena poner un gregario. Pero para un aficionado, a 10 km/h, los vatios contra el aire son muy pocos, por lo que es mejor ir solo al propio ritmo ideal.

Hemos dicho que la mayor parte de los vatios en llano los consume el choque del aire con el cuerpo del ciclista. Como antiguamente las carreteras estaban sin asfaltar, especialmente en las zonas de montaña, se rodaba más lentamente, por lo que este factor se unía al anterior. Circulando a 20 km/h, por ejemplo en las partes ‘fáciles’ del Aubisque, los ciclistas perdían continuamente unos 10 w en el rozamiento de los neumáticos contra el camino. Es decir, sería como añadir ahora, con el piso bien asfaltado, el esfuerzo adicional de ir levantando a un metro del suelo el peso de 1 kg. cada segundo. Por último, ir a rueda es un recurso antiguo cuyo beneficio es obvio. En un pelotón, rodar cerca del siguiente requiere hasta 30 vatios menos cuando vas a una potencia constante de 240 vatios. ¡Un buen ahorro! En el próximo número de Ciclismo en Ruta os explicaremos la relación entre vatio y otros elementos como las ruedas, la temperatura y densidad del aire, la velocidad y la pendiente, la ropa y muchos más factores.

El vatio, la unidad de potencia, nos permite comparar la lucha contra el viento, el esfuerzo desarrollado en los entrenos, valorar con objetividad la mejora que significa el material aerodinámico, un seco demarraje en un puerto, la potencia desarrollada en una escalada... En el ciclismo todo esfuerzo con límite de tiempo se compara y se mide en vatios.

Salvo en los descensos, la potencia que aplicamos a los pedales es la responsable de nuestra velocidad. La potencia disponible en forma aeróbica, que por lo tanto puede aplicarse durante bastante tiempo, varía entre unos 100 w de un veterano fuera de forma y los 500 w de poquísimos grandes campeones corpulentos como Merckx o Indurain. Un caso aparte son los sprinters, que sólo durante unos pocos segundos llegan anaeróbicamente hasta entre 1.000 y 1.500 w. Analicemos pues dónde invertimos o gastamos nuestros vatios

1. PÉRDIDAS EN ROZAMIENTOS
En un terreno llano a una velocidad de 22 km/h, un ciclista de peso medio consume, debido al estado de su bicicleta, entre 10 y 30 w por rozamientos. Teniendo en cuenta que a esa velocidad le bastan con 80-100 w para moverse es obvio que merece la pena cuidar el mantenimiento de la bicicleta. La diferencia entre una bici que consuma 30 w y una de tan sólo 10 w se consiguen por la mejora en los rozamientos siguientes:
a) contra el asfalto: debido a su rugosidad, a la anchura de los neumáticos y especialmente de lo bien hinchados que estén.
b) el rozamiento de los ejes de pedalier, de pedales, de ruedas, de las ruedecitas del desviador y al estado de la cadena. Si el ciclista se mueve a 44 km/h, estos rozamientos se doblan y ello significa una gran diferencia en su rendimiento. En cambio, a 11 km/h (en una ascensión) su importancia relativa es menor. Por lo tanto, paseando en terreno llano el lector medio (200 w) dispone de 20 w (el 10%) de potencia extra si monta una bici en buenas condiciones. De forma general pagamos unos 2 w de aumento en este tipo de rozamiento por cada km/h de aumento de velocidad en llano. Pasear es lo más eficiente.

2. PÉRDIDAS CONTRA EL AIRE
Al pasar de una velocidad de 20 a 40 km/h, la resistencia del aire –y el consumo de vatios necesario para doblegarla- no se dobla sino que se cuadruplica. Si no fuera así, el ciclismo sería muy diferente. La resistencia del aire penaliza la velocidad, por lo tanto a los ciclistas más rápidos. Sólo hay que pensar cómo en un pelotón de aficionados rodando en llano, luchando contra el aire, se “democratiza” el rendimiento.... pero cuando llegan las cuestas se acabó. Igualmente, un mismo recorrido llano realizado a menor velocidad, consume mucha menos energía, cosa que deben recordar los cicloturistas de largos viajes. El desgaste de las grandes rondas por etapas no es debido sólo al kilometraje, sino al ritmo al que se corre, a la exigencia de vatios necesaria. Vaya, que quien recurre al dopaje no es para poder cubrir 160 km., pues es una distancia que recorrida a poca velocidad (pocos vatios) está al alcance de muchos aficionados.
Debido a la forma en la que varía la resistencia del aire, un ciclista que doble la potencia de otro no le dobla en velocidad en llano, pero en montaña prácticamente sí. En el consumo de vatios en la lucha contra el aire, además de la velocidad del ciclista, influyen otros parámetros:
a) la densidad del aire, que es menor en alta montaña. La diferencia es de un 18% menos en los collados de 2.000 m. (a 5.000 m. es aproximadamente el 50%), lo que unido a la fuerte pendiente permite a los ciclistas alcanzar grandes velocidades en los puertos alpinos. También disminuye la densidad de aire –y por lo tanto se puede alcanzar mayor velocidad- con las temperaturas altas. El aire llega a ser hasta un 10% menos denso en pleno verano que en pleno invierno (si se compara su densidad a 2º con la de 29º).
b) la superfície frontal del ciclista, que puede oscilar en el mismo sujeto entre 0,36 y 0,43 m2.
Depende de como agarre el manillar convencional y también de lo horizontal que consiga colocar su espalda, lo que también influye en el siguiente apartado.
c) el coeficiente de aerodinamismo, menos intuitivo que los anteriores. Este factor es el que ha orientado el diseño de cascos en forma de gota de agua, tubos de cuadro ovalados o ruedas lenticulares. Todo para evitar turbulencias y bajas presiones en la zona inmediatamente posterior a la parte de la bici que penetra el aire, aunque tenga la misma superficie frontal. Para avanzar más rápido hay que dejar el aire bien ordenado por detrás. Esta dificultad en deslizarse en el aire suele ser de unos 0,25 con la ropa adecuada, mientras que en los coches es de 0,29 a 0,40. El coeficiente de aerodinamismo varía de 0 hasta 1 y no se mide en unidades (es adimensional)

Unos 140 w pueden ser suficientes para vencer el aire a 30 km/h, pero un viento de cara a 11 km/h que no es ningún vendaval, nos exigiría unos 350 w. Desde luego, el viento es el enemigo número uno pedaleando en el llano. Por lo tanto, piensa en el aerodinamismo de los materiales que compras y en cómo modifican tu posición, no sólo en su peso. La ropa también es importante. La velocidad que puede conseguir desde el aficionado en mala forma hasta el mejor profesional, es puramente orientativa, pues depende mucho del rendimiento de la bicicleta y del aerodinamismo de la posición del ciclista. Analicémoslas en un escenario llano y diferentes potencias: 100, 200, 300, 400 y 500 w. Estos datos no están calculados con componentes aerodinámicos y suponen al ciclista bastante erguido, en un manillar convencional, por lo que están cercanos al caso de los aficionados y lejos de los rendimientos modernos en una contrareloj de profesionales. Los tres valores de velocidad para cada potencia se refieren al caso de 65, 75 y 85 kg. de peso ciclista+bicicleta. Si tu bicicleta pesa entre los 8 y los 11 kg., es fácil hacerse una idea. Como puede verse, se confirma lo que todo ciclista experimentado ya sabe: que el peso poco influye en el rendimiento sobre un terreno llano y que ser un culón no tiene ninguna penalización. Las etapas llanas son el terreno de los rodadores pesados, con muchos vatios.
Esta relación entre la potencia y la velocidad obtenida correlacionaría bastante bien en llano con el VO2, el oxígeno que consume el ciclista, siempre que tenga la técnica adecuada. Para un buen rendimiento de la bicicleta contra el aire, destaca la importancia del tipo de ruedas. Desgraciadamente, las mejores contra el aire no lo son en la montaña debido a su mayor peso, aunque hay algunas que representan un buen compromiso entre ambas, son las ideales para un aficionado. Sin citar modelos comerciales, son las usadas en las etapas de media montaña.

3. PÉRDIDAS EN RECORRIDOS DE MONTAÑA
En recorridos cuesta arriba, la potencia de un ciclista se invierte mayoritariamente en luchar contra la gravedad. Quedan en un segundo plano los rozamientos y la lucha contra el aire. Las cuestas marcan más las diferencias en el rendimiento. Aquí no hay el efecto igualador del aire. Por lo tanto, el hecho de “chupar rueda” ahorra muy pocos vatios, por lo menos a las velocidades de los aficionados, aunque cuando un profesional escala a 20 km/h o más, empieza a ser importante. El peso del ciclista es fundamental para calcular por dónde se pierden los vatios disponibles cuando se escala. Tal como se dijo más arriba, la relación vatios/kg. de peso será la que, a igualdad de técnica de pedaleo, debería marcar las diferencias en una competición.
Las tablas siguientes muestran el porcentaje de vatios consumidos a distintas velocidades escandalo. Influyen claramente cuatro variables
a) el peso (kg)
b) el porcentaje de pendiente (%)
c) la velocidad (km/h)
d) los vatios del ciclista (w)
El peso del ciclista, siendo fácil de determinar, es el primer cirterio usado para exponer esa información.

Según tu peso (persona + bicicleta) sea más parecido a 65, 75 o 85 kg., escoge entre los datos que quieres consultar. Para cada % de pendiente combinado con potencia del escalador, las tablas indican a que velocidad se consigue ascender y cuántos vatios se usan contra el aire, los rozamientos y la gravedad. Merece la pena recordar lo esencial de estas tablas: que aligerar el peso es casi proporcional al rendimiento en subidas de más del 5%. Por lo tanto, aligerar 1 kilo en el caso del ciclista de 75 kg. (65 kg. del sujeto + 10 kg. de la máquina) supone una mejora del 1,33%, o lo que es lo mismo, de 48 segundos en una escalada de una hora. Librarse de 3 kg. de grasa corporal serían más de dos minutos. Lógicamente, si la escalada es en una pendiente muy suave o a velocidades de más de 18 km/h, la gravedad tiene una importancia relativa menor en la distribución de los vatios consumidos. A modo de conclusión, la distribución de la potencia de un ciclista, y por lo tanto la estrategia de mejora, depende de tres factores generales: rozamientos, lucha contra el aire y pendiente. La conclusión que sacamos de esto es que para rentabilizar tu potencia, hay que hacer un buen mantenimiento de la bicicleta, reducir el peso en lo posible y adecuar la posición y el material para disminuir el consumo de energía contra el aire.



Consumo vatiosPotencia Velocidad en llano (km/h) para 65 - 75 - 85 kg.
100 W 23 - 22- 21
200 W 30,5 - 30 - 29,5
300 W 35,7 - 35,2 - 34,7
400 W 40 - 39,7 - 39,2
500 W 43,5 - 43,2 - 42,8

Fuente: Pablo Fajian

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