En este segundo artículo, me gustaría hablaros de cómo influye el peso del ciclista en el rendimiento general montando en bicicleta; lo analizaremos tanto en subidas, como en llano. Para entenderlo mejor y más claramente, vamos a analizarlo realizando la comparativa entre dos ciclistas, uno ligero y normalmente más escalador de alrededor de 60 kilos y otro más pesado de 76 kilos.
Estos pesos no han sido escogidos al azar, sino basándome en los de dos ciclistas profesionales conocidos y que tomaremos como ejemplo para este artículo. Pello Bilbao (Astana Pro Team -en 2020 en Bahrain-McLaren-) podría cumplir perfectamente el papel de ciclista ligero de 60 kilos, mientras que Tony Martin (Katusha-Alpecin -en 2020 en el Team Jumbo-Visma-) podría ser el ejemplo del ciclista más pesado y rodador de 76 kilos.
Tony Martin, en el Dauphiné 2017. Foto: Tim De Waele
Pello Bilbao, en plena crono. Foto: Bettiniphoto
Una vez realizada la introducción, y para poder entender mejor los resultados finales, vamos a exponer los parámetros que interfieren en el avance de nuestra bicicleta cuando rodamos tanto en llano, como en subida o bajada. Como la mayoría de vosotros sabréis existen varios factores que frenan nuestro avance cuando rodamos en bicicleta. Vamos a mostrarlos a continuación, sin profundizar demasiado en las ecuaciones que están detrás de cada parámetro, ya que cada uno de ellos daría pie a un artículo completo. Las resistencias que dificultan nuestro avance al pedalear y se comen la potencia que generamos al desplazarnos son las siguientes:
- Resistencia Aerodinámica o «Drag»
- Resistencia de Rodadura o «Rolling Resistance»
- Resistencia debida a la Gravedad
- Resistencia por Pérdidas Mecánicas
Es importante, aunque pueda parecer algo complejo a priori, explicar estos cuatro conceptos uno a uno, ver cómo afectan por separado al ciclista, para después realizar el análisis comparativo total, y mostrar como varían en función de la pendiente y de la velocidad, favoreciendo o perjudicando a un ciclista con respecto al otro, en función del peso de cada uno.
Resistencia aerodinámica o “Drag”
El aire como fluido, ofrece una resistencia a nuestro avance, cuando rodamos en bicicleta. Todos los que montamos en bicicleta hemos experimentado, por ejemplo, en los descensos como según variamos nuestra postura encima de la bicicleta, nuestra velocidad aumenta o disminuye. Esto es debido a la resistencia aerodinámica que nos presenta el fluido (en este caso el aire), cuando lo atravesamos. Esta resistencia es mayor o menor dependiendo de nuestra posición sobre la bicicleta.
La resistencia aerodinámica o fuerza (Fd) que se opone a nuestro avance está directamente relacionada con:
- Área frontal proyectada por el ciclista (A).
- Cd=Coeficiente Aerodinámico.
- Densidad del aire (d).
- Velocidad relativa entre ciclista y fluido, en este caso el aire (v).
Cabe destacar que la resistencia aerodinámica en esta ecuación es proporcional al cuadrado de la velocidad, por lo que la velocidad es el parámetro que más impacto tiene en la fuerza que el viento ejerce a nuestro avance. Esto quiere decir que cuando la velocidad del ciclista aumenta, la resistencia aerodinámica o «drag» aumenta de manera exponencial. Esta es la razón por la que, cuando pasamos de 25km/h a 30km/h, deberíamos aumentar únicamente 30-35w nuestra potencia, pero en cambio si queremos incrementar nuestra velocidad de 40km/h a 45km/h, deberíamos aumentar nuestra potencia entre 80-85w aproximadamente. Estos cálculos están basados en un ciclista rodando agarrado a las manetas y con un CdA estimado de 0,29.
En la gráfica que veis a continuación se muestra claramente como varía el “Drag” o resistencia aerodinámica en función de la velocidad, y como aumenta exponencialmente a medida que incrementamos dicha velocidad:
Como se ve en el gráfico, la resistencia aerodinámica está marcada por el famoso CdA (coeficiente aerodinámico Cd, multiplicado por el área frontal proyectada) de cada uno y la velocidad, y no por el peso del ciclista.
Fijémonos, por ejemplo, en los datos de ambos ciclistas a 50km/h. Como se puede ver, Pello Bilbao necesitaría 395w (CdA=0,285) o lo que es lo mismo 6,58w/kg para vencer la resistencia del aire a esta velocidad, mientras que Tony Martin necesitaría 423w (CdA=0,305) o hablando en vatios por kilogramo, 5,56w/kg.
Esta es la razón por la que normalmente los ciclistas más pesados suelen ser mejores contrarrelojistas/rodadores, debido a que en las contrarrelojes se rueda a grandes velocidades y la diferencia la marcan los vatios absolutos que el ciclista puede desarrollar. El peso, como hemos visto, no es un factor determinante en la resistencia aerodinámica. A veces sigo viendo ciclistas volviéndose locos por unos pocos gramos de más en su bicicleta, cuando en etapas o contrarrelojes llanas no es un factor determinante, tal y como hemos visto.
Nota: El impacto que el peso del conjunto ciclista + bicicleta tiene cuando rodamos en llano, es en los cambios de velocidad, que no son más que aceleraciones y frenadas, donde como es lógico a mayor peso más cuesta frenar y acelerar la bicicleta. Pero si continuamos hablando de unos gramos en nuestra bici, tampoco en este factor tiene una gran influencia.
Resistencia de Rodadura o “Rolling Resistance”:
La resistencia de rodadura, como su propio nombre indica, no es más que la resistencia que nos ofrece el contacto o fricción entre nuestros neumáticos y el suelo al rodar. Esta resistencia de rodadura, si la expresamos en vatios (potencia que genera el ciclista y es usada para vencer dicha resistencia de rodadura), depende del peso del ciclista más el de su bicicleta, de la velocidad a la que rodemos y del coeficiente de resistencia de rodadura (Crr).
Este coeficiente de rodadura, comúnmente conocido como Crr, es adimensional y depende a su vez de múltiples factores como la presión del neumático, material y composición del tubular o cubierta, tipo pavimento sobre el que rodamos, estado de la carretera o camino, anchura y diámetro de la rueda, temperatura, etc. En la actualidad existen varios laboratorios a nivel mundial con capacidad para medir de manera fiable el coeficiente de resistencia de rodadura de neumáticos de bicicleta.
Mencionar también que hasta hace algunos años, no se le había prestado demasiada atención a este factor de resistencia, pero, como en la actualidad y sobre todo en el ciclismo profesional de carretera cada vatio cuenta, especialmente en pruebas contrarreloj, cada vez se tiene más en cuenta a la hora de elegir un neumático u otro. Como he señalado anteriormente, no profundizaré más en el tema, ni explicaré las ecuaciones que están detrás, ya que daría para un artículo completo. Simplemente quedémonos con que la resistencia de rodadura expresada en vatios, es directamente proporcional al peso del conjunto ciclista + bicicleta y a la velocidad a la que rodemos.
Vamos a verlo con el ejemplo de Pello Bilbao y Tony Martin, veréis como es más sencillo de lo que parece. Imaginemos que los dos llevan los mismos tubulares, inflados a la misma presión y que el coeficiente de rodadura de estos es Crr=0,0036. En el gráfico que se muestra a continuación se ve como varia en vatios (w), la resistencia de rodadura en función de la velocidad y del peso de cada ciclista.
Como se puede ver en el gráfico, a medida que aumenta la velocidad de los ciclistas, la resistencia de rodadura que hay que vencer es mayor. Por ejemplo, en las mismas condiciones para ambos, Pello Bilbao rodando en llano a 50km/h consumiría 29,5w de toda la potencia generada, para vencer la resistencia de rodadura, mientras que Tony Martin necesitaría 37w de toda su potencia para rodar a 50km/h y vencer dicha resistencia. Como veis el peso afecta la resistencia de rodadura: a mayor peso, como es lógico, mayor resistencia.
Resistencia debida a la Gravedad:
Esta resistencia quizá es la más fácil de entender, ya que todos la hemos experimentado alguna vez. La resistencia debida a la gravedad, como bien sabéis, depende del peso del conjunto ciclista más su bicicleta, así como de la pendiente de la carretera o pista por la que circulemos. Rodando en bajada el peso nos ayuda en el avance, dependiendo de la pendiente que estemos descendiendo; en llano la resistencia debida a la gravedad es nula; y en subida dicha resistencia se incrementa proporcionalmente con la pendiente de la subida que estemos escalando, a mayor pendiente mayor resistencia a vencer, obviamente. Si expresamos la resistencia debida a la gravedad en vatios, debemos incluir en la ecuación la velocidad a la que circulamos.
Vamos a ver con el mismo ejemplo de Pello Bilbao y Tony Martin, lo que supone en vatios vencer la resistencia que ofrece la gravedad. Haremos los cálculos a una velocidad constante de 20km/h para los dos ciclistas y calcularemos los vatios necesarios a diferentes pendientes (porcentajes de subida):
Vamos a ver con ejemplos numéricos de los dos ciclistas, lo que supone en vatios vencer la fuerza de la gravedad. Como se observa en el gráfico, a medida que la pendiente aumenta, el peso se vuelve un factor cada vez más determinante, y se acentúa la diferencia de vatios que uno y otro ciclista deben mover para poder ascender a la misma velocidad (20km/h en este caso). Vamos a ver con una tabla mejor los resultados:
Como podemos ver, a partir de una pendiente del 8-10%, la diferencia en vatios a vencer por parte de Pello Bilbao y Tony Martin se empieza a incrementar de manera evidente. Aunque los vatios por kilogramo son iguales en ambos, fijémonos en el ejemplo del 12% de pendiente. Mientras que para Pello Bilbao, la resistencia ofrecida por la gravedad, supondría una potencia a vencer de 392w, para Tony Martin supondrían 497w, con los cuales podría ascender a la misma velocidad de 20km/h. Este incremento de 105w es normalmente inasumible para ciclistas pesados, que no pueden mantener esta potencia absoluta durante mucho tiempo y hace que lo ciclistas ligeros con una buena relación vatio por kilo tengan ventaja.
Pello Bilbao. Foto: Bettini / Astana Pro Team
Resistencia por pérdidas mecánicas:
Es la resistencia que se da por rozamiento o fricción entre diferentes componentes de la bicicleta, como puede ser el rozamiento de la cadena con los piñones y los platos, la fricción de los rodamientos de las ruedas o de las roldanas del cambio trasero, etc.
Estas resistencias son muy difíciles de cuantificar ya que son normalmente pequeñas. Están influidas a su vez por múltiples factores como el desgaste de las piezas, la suciedad acumulada, el material de fabricación y calidad de los componentes, holguras, etc. En la actualidad existen marcas comerciales que ofrecen rodamientos cerámicos, cadenas especiales anti-fricción, así como componentes exclusivos con mejor comportamiento que lo tradicionales.
¡Combinando todos los factores!
Una vez expuestos por separado cada uno de los aspectos que influyen en el avance al rodar en bicicleta, debemos sumar todos ellos, para poder analizar y determinar la potencia total a desarrollar por el ciclista. Podremos ver así, en qué punto el peso se convierte en un factor determinante en detrimento de la aerodinámica y viceversa. Volvemos para esto a seleccionar el ejemplo de Pello Bilbao y Tony Martin, y volvemos a realizar las mismas estimaciones utilizando todos los parámetros anteriormente mencionados:
Vamos a analizar primero los datos de Pello Bilbao. Teniendo en cuenta la pendiente de la carretera y unas potencias, en vatios por kilogramo para Pello de entre 5,9w/kg y 6,6w/kg, cuál sería la distribución entre resistencia aerodinámica, resistencia debida a la gravedad y de la resistencia de rodadura, del total de potencia producida producida por Pello Bilbao, así como la velocidad a la que rodaría. No tendremos en cuenta la resistencia por perdidas mecánicas, ya que son complicadas de calcular y no suponen unas grandes pérdidas, si la bicicleta esta en buenas condiciones.
Vamos a comparar ahora, el gráfico de Pello Bilbao con el de Tony Martin. Tomaremos como referencia las velocidades y pendientes que hemos utilizado para Pello Bilbao, y calcularemos la potencia total a realizar por Tony Martin, para rodar ambos a la misma velocidad. Mostraremos también la distribución de la potencia entre porcentaje aerodinámico, de rodadura y por efecto de la gravedad.
Aquí tenemos la respuesta a porque en los puertos que llamamos tendidos, con pendientes suaves del 4 y 5% no superiores al 6%, el ir a rueda de un compañero nos ayuda a rodar más cómodos e ir ahorrando algunos vatios. Como se ve en los dos gráficos, cuando rodamos en estas pendientes ligeras a grandes intensidades, somos capaces de alcanzar velocidades relativamente elevadas, esto hace a su vez que la componente aerodinámica tenga bastante peso en la potencia que debemos producir (color naranja), lo que conlleva a la ventaja mencionada de rodar a rueda.
Vamos a ver las dos gráficas en una misma comparativa expresada en w/kg de cada uno de los ciclistas. Veremos así los datos de una manera más clara. Como se puede observar en la tabla que se muestra a continuación, siempre que el CdA del ciclista pesado no sea demasiado elevado, existirá una ventaja clara hacia el ciclista de mayor peso hasta aproximadamente llegar a una pendiente del 7-8%, donde las velocidades se reducen hasta tal punto en que la resistencia aerodinámica pierde casi todo su valor, y casi la totalidad de la resistencia a vencer es la generada por la gravedad. En este punto los vatios por kilogramo se igualan para todos los ciclistas, dando ventaja a los ciclistas con una buena relación potencia/peso.
Como se aprecia en la tabla, los vatios por kilogramo de peso que Tony Martin debería mover para ir a la misma velocidad que Pello Bilbao son menores con pendientes nulas o ligeras, y a velocidades elevadas.
Como habéis podido comprobar el peso se convierte en un factor determinante cuando ascendemos pendientes pronunciadas, pero es un aspecto que en carreteras llanas o con ligeras pendientes y sobre todo circulando a elevadas velocidades no tiene una gran influencia, otorgando ventaja a ciclistas potentes (normalmente más pesados) con capacidad para desarrollar grandes potencias absolutas.
Vamos a exponer que conclusiones generales podemos extraer de todos estos datos:
• A partir de 30-32Km/h, la aerodinámica es clave, y recordar que la potencia que debemos generar para rodar a mayor velocidad, aumenta de manera exponencial. Es por esto que mejorar el CdA, sobre todo para etapas contrarreloj, sea una de la premisa hoy en día en el ciclismo profesional.
• Los ciclistas más pesados tienen ventaja en zonas llanas y de ligera subida (1%-2%), siempre que su coeficiente aerodinámico no sea exageradamente alto, ya que la aerodinámica se lleva la gran parte de la potencia que generamos y el peso no es determinante.
• La elección los tubulares o cubiertas es clave para mejorar el rendimiento, sobre todo en etapas contrarreloj, donde las velocidades son elevadas. Para que os hagáis una idea del efecto que puede llegar a tener: Un ciclista de 70 kg rodando a 45km/h con un neumático con buen coeficiente Crr=0,0032, tendría que vencer 27,46w, mientras que el mismo ciclista en las mismas condiciones usando un neumático con un coeficiente de Crr=0,0052 estaría gastando 44,43w en vencer la fuerza de rozamiento.
• En pendientes superiores al 7%, prácticamente la totalidad de la potencia que generamos, es consumida para vencer el efecto de la gravedad, por lo que los ciclistas con una buena relación vatios por kilogramo son los que tendrán ventaja, tengan el peso que tengan.
• Gracias al factor aerodinámico, en puertos con pendientes ligeras, que puedan ser escalados a velocidades elevadas, el efecto de “ir a rueda” será beneficioso y nos hará ahorrar unos cuantos vatios.
Nota: Todos los cálculos de este artículo se han llevado a cabo de forma teórica, por lo que hay factores como pedalear de pie, la eficiencia mecánica de cada ciclista, las aceleraciones y frenadas, etc. que modificarán algo los resultados.
Espero que os haya gustado el análisis comparativo entre ciclistas de diferentes pesos. En próximos artículos nos adentraremos un poco más en detalle en cada una de las resistencias que se oponen al avance del ciclista y mostraremos como influyen en ellas los diferentes factores que las integran.
*Artículo original publicado el 26 de junio de 2018
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