Eficiencia de pedaleo: El máximo partido de nuestro potenciómetro
Seguro que habéis oído hablar en los últimos años, y más concretamente desde la popularización del potenciómetro, términos como eficiencia de pedaleo, balance entre pierna derecha e izquierda, “pedal smoothness” o suavidad de pedaleo, “torque effectiveness” o efectividad del Torque, y algunas otras.
Estas son métricas que nuestro potenciómetro nos ofrece, por lo que pueden ser registradas e incluso vistas en tiempo real en nuestro ciclocomputador. Son métricas relacionadas con nuestro pedaleo y, por consiguiente, con la fuerza y dirección en la que empujamos nuestros pedales. Y por tanto directamente relacionadas con el “Torque” que producimos.
Cuanto más eficientes seamos a la hora de pedalear, más rendimiento conseguiremos con el mismo esfuerzo; y, por el contrario, como es lógico, cuando nuestra eficiencia se vea reducida, el aprovechamiento de la energía al pedalear será menor. En este artículo vamos a intentar definir cada una de estas métricas, cómo podemos interpretarlas y cómo de fiables son, dependiendo del potenciómetro que montemos.
Empezando por el principio: la teoría
Como hemos visto en artículos anteriores, para calcular la Potencia que realizamos necesitamos saber la fuerza que aplicamos sobre nuestros pedales y la velocidad angular (que no es más que la cadencia de pedaleo). Ya que como hemos mencionado en artículos anteriores, la Potencia en movimientos de rotación se define como Torque (fuerza por longitud de biela) por la velocidad angular.
Vamos a enfocarnos en primer lugar en la Fuerza que aplicamos en los pedales. La Fuerza como vector tiene una magnitud que expresamos en Newtons (N) y una dirección. Es por esto que para entender la eficiencia de pedaleo necesitamos comprender que la Fuerza aplicada puede tener diferentes direcciones, que harán que nuestra eficiencia aumente o disminuya.
Como siempre vamos a expresarlo con un diagrama, que es como mejor lo vamos a entender. Imaginemos a un ciclista pedaleando y en un momento concreto, cuando la biela pasa a 90 grados, hacemos una foto fija como la siguiente:
Como podéis observar en el diagrama, la Fuerza (F) total, tiene una magnitud y una dirección determinada, que vienen definidas por el pedaleo del ciclista. En este caso la Fuerza Total (en azul) viene determinada por una magnitud y por la dirección que no da el ángulo (a) con la vertical. Si descomponemos esta fuerza (F) en sus componentes radial y tangencial, vemos claramente como la Fuerza tangencial (Ft) sería la que nos hace generar el Torque y por lo tanto Potencia, mientras que la Fuerza radial (Fr) simplemente estaría intentando “estirar” la biela y no tiene ningún efecto sobre el giro de los pedales en sí mismo. Esta relación entre la Fuerza tangencial y la Fuerza radial, es la que definimos como eficiencia mecánica de pedaleo.
Como seguro os habéis dado cuenta, en cualquier punto del pedaleo, al ser un movimiento circular, la fuerza tangencial es la encargada de generar Torque y Potencia, mientras que toda desviación que suframos sobre dicha tangencial será una energía malgastada que no hará girar las bielas y que repercutirá negativamente en nuestra eficiencia.
¿Cómo podríamos ser mecánicamente eficientes al 100%?
Bastaría con que toda la Fuerza aplicada sobre nuestros pedales describiera siempre la dirección tangencial ya que como hemos visto es la que nos hace generar Torque de manera 100% eficiente. Imaginemos la pierna derecha de una ciclista, realizando un ciclo completo de pedalada (360 grados).
Como veis, para lograr una eficiencia mecánica del 100%, necesitaríamos direccionar la fuerza aplicada siempre de manera tangencial, en todos y cada uno de los puntos de la pedalada. Eliminaríamos así cualquier componente radial de la Fuerza que haría que la eficiencia mecánica disminuyese.
Ahora bien, ¿es esta eficiencia mecánica perfecta, fisiológicamente compatible? Pues me temo que no. Es fisiológicamente imposible llegar a aplicar la fuerza siempre en la dirección tangencial, y en caso de que fuese posible, sería incluso contraproducente desde el punto de vista fisiológico y metabólico. Tenemos que recordar que en el pedaleo, aparte de la fuerza que aplicamos cuando pedaleamos, existe una inercia derivada del peso del conjunto de nuestros pies-piernas, bielas y pedales, girando respecto al eje de pedalier.
Cuanta más cadencia llevemos, mayor será la inercia del conjunto, por lo que mayor dificultad habrá para controlar el gesto y pedalear de manera eficiente, direccionando las fuerzas de manera correcta. Aunque el gesto de pedalear parezca sencillo, hacerlo de manera correcta no lo es tanto.
Uno de los pocos potenciómetros con lo que podemos ver, estudiar y analizar la dirección de la del vector Fuerza y por lo tanto la eficiencia mecánica de cada pierna por separado, es el Pioneer Power Meter en combinación con el ciclocomputador que la misma marca ofrece. Debajo podéis apreciar un ejemplo de cómo cada 30 grados de giro de biela, nos ofrece una imagen del vector de fuerza aplicada, con su correspondiente dirección, así como de la eficiencia y potencia de cada pierna por separado.
Como se puede observar en la imagen del ejemplo, en este caso en concreto la pierna derecha está trabajando más eficientemente que la izquierda. Se aprecian perfectamente los vectores negativos (azules en ambas piernas), que son indicativos de la producción de un Torque negativo (freno) en la fase de retorno del pedal. Las magnitudes de las fuerzas “negativas” en la pierna izquierda son mayores, por lo que la eficiencia de pedaleo se verá perjudicada en mayor medida que en la derecha (30% izquierda / 40% derecha).
Estos vectores en sentido opuesto al giro de la biela, que vemos en color azul, se suelen dar en la fase de retorno, en la que debemos llevar el pie y el pedal desde el punto inferior al superior, para volver a comenzar con la fase de empuje, en el siguiente ciclo.
La razón principal por la que se dan es porque en esta fase de retorno la gravedad hace su efecto en contra de esta subida de la pierna. Si no tenemos una técnica depurada, mientras una pierna empuja, la otra deja algo de peso sobre el pedal en la fase de retorno y como veis hace que perdamos eficiencia. La mayoría de ciclistas profesionales, así como aquellos que poseen una buena técnica de pedaleo, son aquellos que no frenan prácticamente en ningún momento el pedaleo, y por lo tanto, son aquellos que no generan vectores negativos.
Cabe destacar también que es más sencillo ser eficientes cuando rodamos a intensidades elevadas (potencia alta), que cuando lo hacemos de manera suave y dejándonos llevar por la propia inercia de la bicicleta.
Otro de los factores influyentes en la eficiencia de pedaleo es la cadencia. Todos somos diferentes y no existe una cadencia ideal para todo el mundo, pero sí que es cierto que, a cadencias más bajas, normalmente somos más eficientes que a cadencias muy elevadas. Esto es debido a que a cadencias bajas nos es mucho más sencillo controlar las diferentes fases de pedaleo y por lo tanto orientar las fuerzas que aplicamos.
En cambio, rodando a cadencias más elevadas, por una parte, la inercia generada en el conjunto bielas/pedales + piernas + pies, empieza a ser más acusada, y, por otro lado, el control motor que tenemos a altas velocidades es menor, por lo que nos resultara algo más complicado realizar un pedaleo eficiente.
Aquí tenéis un ejemplo de un ciclista ascendiendo una pendiente del 20% donde tiene que realizar una intensidad muy elevada; como veis 480w y donde la cadencia es baja. Fijaros como llega a un 72% de eficiencia mecánica de pedaleo y no existen vectores negativos en ninguna de las dos piernas.
Potenciómetros en la actualidad
Actualmente en el mercado existe gran variedad de potenciómetros, pero ¿puedes todos los potenciómetros ofrecernos las mismas métricas? Y lo que es más importante, ¿son fiables las métricas de todos los potenciómetros? No es mi intención extenderme con la explicación de cada tipo de potenciómetro ya que nos llevaría demasiado tiempo. Lo dejaremos para un artículo especifico acerca de los diferentes tipos de potenciómetros.
Simplemente me gustaría remarcar que, si queremos medir de forma fiable métricas relacionadas con nuestro pedaleo, como el balance pierna derecha/pierna izquierda, efectividad del Torque, pedal smoothness, GPA y GPR, y estudiar y analizar a fondo como aplicamos fuerza a nuestros pedales, necesitaremos un potenciómetro doble.
Un potenciómetro doble es aquel que lleva dos sensores, uno para cada pierna, y registra cada una de ellas de manera independiente (aunque después si usamos el protocolo ANT+ nos dé una única señal de potencia). Normalmente los sensores de estos potenciómetros suelen venir instalados en ambas bielas o en ambos pedales.
Si optamos por un potenciómetro simple, como un solo pedal o una sola biela, que también existen en el mercado, podremos recoger información fiable de una sola pierna y después el dispositivo multiplicara por dos el resultado para determinar nuestra potencia total. Por lo que resulta obvio que nos faltaran datos de pedaleo de una de las piernas y no podremos estar seguros de sí la potencia total es real o no.
También existen los llamados potenciómetros de un solo sensor, pero capaces de recoger la totalidad del Torque generado y por lo tanto la potencia de manera precisa. Tradicionalmente la instalación de los sensores en este tipo de potenciómetros se realiza en la araña de los platos, aunque existen también algunos modelos con sensores en el eje de pedalier o en el buje de la rueda.
Estos potenciómetros recogen la información de las dos piernas en una sola señal, por lo que no diferencian cuál de las dos está realizando el esfuerzo. Aunque como hemos mencionado, la potencia total producida pueda ser calculada con precisión, no nos podemos fiar de las métricas de pedaleo como el balance entre las dos piernas, el pedal smothness o la efectividad del Torque, ya que no sabe diferenciar si la pierna derecha está empujando en la fase descendente o la izquierda está tirando hacia arriba en la fase de retorno, al recoger los datos de manera conjunta.
Es por esto que, si queremos tener métricas de pedaleo precisas, necesitamos un potenciómetro con doble sensor.
Torque effectiveness o efectividad del Torque
Una vez explicada la Fuerza en el pedaleo y sus resultantes tangencial y radial, y como estas hacen que tengamos una eficiencia mecánica de pedaleo determinada, vamos a conocer mejor el Torque, que como ya sabéis se expresa como el producto de la Fuerza por la distancia de aplicación de dicha fuerza al punto de giro (en este caso coincide con la longitud de la biela).
A modo de introducción y por si no lo habéis leído ya, os recomiendo leeros el artículo, Qué es la potencia y porque es tan importante esta misma sección, donde explicamos con mayor profundidad el concepto del Torque.
Vamos a ver cómo es una gráfica del Torque de un ciclista. Como hemos comentado anteriormente, es interesante analizar las dos piernas por separado. La gráfica del Torque de un ciclista sería algo parecido a esto (una sola pierna):
Como podéis apreciar en la ecuación, la efectividad del Torque se calcula para cada ciclo de pedalada completo y hace referencia a la relación, en porcentaje, entre Torque positivo (el que nos hace avanzar) y Torque negativo (nos frena). Es una métrica disponible en la gran mayoría de ciclocomputadores compatibles con ANT+, por lo que podéis verla en tiempo real y/o analizarla después en vuestro ordenador.
¿Qué significa promediar valores de 100% de efectividad de Torque? Pues que nuestra Potencia negativa (P-) es igual a 0, y que por lo tanto toda la potencia que generamos la destinamos a avanzar.
Valores normales de efectividad del Torque suelen estar comprendidos entre 60% y 95%. Con cada ciclo del pedal tenemos un nuevo dato, por lo que podemos ver como esta métrica varía en función de nuestra intensidad y la cadencia, y ver así dónde y cuándo somos más efectivos en nuestra pedalada. Un aspecto importante podría ser evaluar cómo de efectivos somos al principio del entrenamiento y cómo lo somos cuando estamos fatigados.
Pedal smoothness o suavidad de pedaleo
La suavidad de pedaleo es una métrica que hace referencia y relaciona en porcentaje la potencia máxima de cada ciclo de pedal con la potencia media que hemos desarrollado en ese mismo ciclo. Vamos a verlo con una imagen:
Como veis se busca la relación entre nuestra potencia máxima por ciclo, que normalmente suele estar con la biela a 90 grados aproximadamente, y la potencia media de todo ese mismo ciclo.
Esto nos lleva a que cuando pedaleamos a “tirones”, haciendo picos muy grandes de potencia máxima frente a la potencia media, el porcentaje de pedal smoothness será muy bajo, mientras que cuando pedaleamos usando todo el rango de empuje de una manera más uniforme, conseguiremos una velocidad de pedalada más constante y suave, sin tantas aceleraciones y lograremos que nuestro pedal smoothness sea mayor. Porcentajes de pedal smoothness suelen comprenderse entre 10% y el 40%.
A continuación cuento con la inestimable colaboración de Javi Sola, CEO de training4all, que nos hablara de unas métricas quizá menos conocidas para el gran público, pero que como veréis nos ofrecen una gran información.
GPA y GPR
Una vez vista toda la fundamentación teórica expuesta por Iván, vamos a centrarnos en lo que preocupa en ocasiones al ciclista, el Balance ANT+, o lo que viene a ser la potencia total generada por la pierna derecha frente a la potencia total de la pierna izquierda.
Nos podemos encontrar situaciones en las que el medidor nos marque 50-50 pero el pedaleo que realizamos no sea del todo simétrico ya que la distribución de las fuerzas sea asimétrica. Para ello nos valdremos de las métricas GPR ( Gross Power Realised) GPA (Gross Power Absorved ) y KI (Kurtotic index)
¿Qué es Gross Power Realised- GPR?
Viene a ser aquella potencia producida por cada pierna que nos ayuda a desplazar la bicicleta en la dirección del movimiento, no es más que darle un valor absoluto en forma de vatios al Torque effecttiveness.
A modo práctico, imaginemos que producimos un total de 350 w con un Torque effectiveness del 80%, tenemos un valor de GPR de 280w.
¿Qué es Gross Power Absorved GPA?
Aquella potencia que generamos pero que no contribuye a desplazar la bicicleta; potencia de carácter negativa. Es la resta de la Potencia total – GPR. Siguiendo con el caso anterior, si generamos un total de 350 w y nuestro GPR son 280 w:
Así pues, como normal general, los ciclistas con muy buena técnica de pedaleo y por tanto buena eficiencia mecánica poseen altos valores de GPR y bajos valores de GPA, es decir, frenan muy poco la pedalada, tanto en esfuerzos submáximos como máximo. El ciclista con peor técnica sólo tiende a mejorar dichos valores en esfuerzos maximales.
Una vez visto estos dos conceptos y volviendo al tema en cuestión, podemos encontrar ciclistas en los que el balance ANT+ es de 50/50 y realizan un pedaleo totalmente asimétrico que en ocasiones puede generar disconfort. Veamos algunos ejemplos:
Ejemplo 1: Balance ANT+ 50/50 – GPR/GPA Asimétricos
En la siguiente imagen superior, como veis, el balance ANT+ marca 50/50 pero si hacemos un análisis más profundo de la pedalada, la pierna izquierda está produciendo mucho más GPR que la derecha pero al mismo tiempo frena más, engañando así al balance ANT+.
Podemos encontrarnos situaciones a la inversa, 47/53 según ANT+ pero valores bastante simétricos de GPR y GPA, es decir, una distribución de las fuerzas bastante pareja.
Ejemplo 2: Balance ANT+ 47/53 – GPR/GPA Simétricos
Muchas de las situaciones en las que la diferencia entre GPR Y GPA de una pierna con respecto a la otra, como en este caso en cuestión (la pierna izquierda produce mucha potencia y al mismo tiempo frena muchísimo la pedalada), se deben a una posición asimétrica sobre el sillín.
Ejemplo 3: Balance ANT+ 57/43 – GPR/GPA muy asimétricos (asimetría en el sillín)
¿Qué es el Kurtoctic index -KI?
Es el ratio entre la máxima fuerza efectiva producida en el pedal y la fuerza efectiva media en cada pedalada. A menor valor de este índice, mejor técnica de pedaleo, indicando que somos capaces de mantener la velocidad de la biela mucho más constante.
Los ciclistas con buena técnica presentan valores por debajo de 4 mientras que aquellos menos duchos están por encima de este valor. Siempre es interesante monitorizar cómo pueden evolucionar dichos valores a lo largo de la temporada. Realizar un trabajo de técnica unido a la mejora de la condición física ayudan a mejorar el KI.
A modo de resumen, con todas estas métricas podemos realizar un análisis completo de nuestro pedaleo. En la imagen inferior, podéis observar cómo los valores de GPR de las piernas derecha e izquierda rojo y azul) están muy simétricos y en los valores de GPA relativos a derecha e izquierda (verde y rosa) se observa cómo el ciclista frena más con la pierna izquierda que la derecha.
Por último, viendo los valores de KI derecha e izquierda (blanco y amarillo), vemos una mayor dispersión de puntos de la pierna derecha, es decir, presenta una velocidad menos constante y un patrón más errático, probablemente influida por el frenado de la izquierda.
Javier Sola, CEO de training4all
Conclusiones
Como ya sabéis, el potenciómetro es una gran herramienta de entrenamiento, que ha cambiado la forma de entrenar en los últimos años, ofreciéndonos la potencia producida por el ciclista y la energía consumida, pero si rascamos un poquito más allá, es una herramienta que nos frece bastante más.
Como habéis podido observar, podemos analizar muy detalladamente la técnica de pedaleo de cada una de nuestras piernas si tenemos un potenciómetro doble y, lo que es más importante, podemos tratar de registrarla durante la totalidad de cada uno de nuestros entrenamientos y ver si sufre variaciones en función de nuestra fatiga durante el mismo. E incluso podemos observar y analizar como fluctúa durante la temporada con nuestros diferentes estados de forma.
Las métricas como Torque Effectiveness y Pedal Smoothness, así como Balance ANT+ (aunque ya habéis podido ver que no siempre es del todo fiable) son compatibles con ANT+ y por lo tanto las podréis registrar y visualizar en tiempo real en la gran mayoría de ciclocomputadores de mercado. Mientras que métricas como GPR, GPA y Kurtotic Index (KI) son por el momento únicamente accesibles en el software de análisis WKO4.
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