Qué es la Potencia y por qué es tan importante

Con la llegada y estandarización, hace ya unos años, de los potenciómetros como medida de cuantificación de la carga de entrenamiento, han aparecido nuevos parámetros y conceptos como vatios, kilojulio, torque, etc.

Algunos llevamos varios trabajando con estos conceptos y nos resultan familiares, no obstante y según algunas cuestiones recibidas en las últimas semanas, creo que todavía no están del todo claros para la gente que comienza a adentrarse en el entrenamiento por potencia, o simplemente siguen el ciclismo por televisión, y les gustaría entender un poco mejor el concepto de potencia.

Me han llegado algunas peticiones acerca del tema y me gustaría en este nuevo artículo profundizar en los mencionados parámetros y poder explicar de manera sencilla por qué se han convertido en métricas clave de la cuantificación, planificación y análisis del rendimiento.

Voy a contar en este artículo con la inestimable colaboración de Javier Sola, CEO en training4all, experto en rendimiento humano, biomecánica del ciclismo y entrenamiento por potencia.

Un poco de historia

Hasta hace algunos años, los pulsómetros han sido la base sobre la que planificar, cuantificar y analizar nuestro entrenamiento en bicicleta. Las pulsaciones por minuto son un parámetro muy sencillo de entender para todo el mundo ya que no son más que la cuantificación de cuán rápido nuestro corazón late, expresado en latidos por minuto. Así pues, hace años se desarrollaron métodos de entrenamiento basados en nuestros umbrales fisiológicos, teniendo siempre como referencia el pulso de cada atleta.

Aparecieron las famosas zonas de entrenamiento en base a nuestros latidos por minuto, que nos marcaban las diferentes intensidades a trabajar, ofreciendo a los preparadores y médicos una referencia para marcar los tiempos de trabajo en cada zona de intensidad. Seguro que recordaréis las famosas 5 zonas de pulso que todo el mundo que ha tenido un entrenador en los últimos años las ha trabajado.

Los “problemas” del pulso, por una parte, son dos principalmente. El primero es que nuestros latidos por minuto sufren alteraciones debido a cansancio, estrés, enfermedades, deshidratación, etc. Todos los que hemos entrenado con pulsómetro hemos sentido alguna vez una fatiga severa, y hemos visto como ese día no somos capaces de que el pulso suba por más que insistamos en esforzarnos. El segundo “problema” es que nuestro corazón tarda varios segundos en ajustar y estabilizar nuestros ritmos cardiacos ante estímulos de corta duración, por lo que hacer series cortas y de alta intensidad con un pulsómetro resulta casi imposible.

Con la aparición de los potenciómetros todo esto ha cambiado de manera significativa. La potencia generada por nuestras piernas puede ser medida casi instantáneamente, por lo que cuantificar nuestro esfuerzo en tiempo real es mucho más sencillo.

Nadie mejor para explicarnos todo esto de la potencia, que un verdadero experto en la materia.

Colaboración de Javier Sola:

En los últimos 5 años hemos podido observar cómo el medidor de potencia se ha ido consolidando como gran herramienta para el ciclista desde para planificar el entrenamiento, cuantificar la carga, así como para realizar pacing en pruebas (predecir el rendimiento o pautar la intensidad sostenible en cronos o pruebas de larga distancia) o planificar la nutrición en base a la energía consumida. Dicha consolidación en parte viene por la bajada de precios de los dispositivos como la continua formación de usuarios y entrenadores que ha hecho que dicha herramienta se democratice.

Quedan atrás aquellos entrenamientos por kilómetros o velocidades, los cuales estaban muy influenciados por las condiciones ambientales y la orografía. Si nos prescribían dos intervalos de 5 km, las duraciones de los mismos estaban totalmente condicionadas por si dichos intervalos simplemente los hacíamos en llano o en subida, con aire a favor o en contra.

Posteriormente, irrumpen los pulsómetros que tienen como objetivo monitorizar la actividad cardiaca con objeto de así poder describir y prescribir la intensidad de la actividad. Con distintos test de campo o de laboratorio el ciclista conocía su umbral y se determinaban unos rangos de trabajo de manera que el proceso de entrenamiento ganaba calidad e individualización.

Durante unos 20 años hemos estado trabajando de esta manera y a día de hoy la frecuencia cardiaca nos sigue aportando mucha información de cómo funciona el deportista, pero dispone de ciertas limitaciones. La principal es que está condicionada por otros factores como los ambientales (fluctúa con cambios de temperatura) o bien por factores intrínsecos del deportista como puede ser el estrés o la ansiedad. Basta que haga un día de extrema calor para que el pulso se “vaya por las nubes” y condicione el tipo de entrenamiento que tengamos planteado.

La potencia en cambio intenta dar un valor objetivo del esfuerzo mecánico real que estamos haciendo sin tener en cuenta los condicionantes anteriormente descritos. Esto hace que sea un excelente descriptor de la intensidad, facilita la cuantificación de cargas y nos ayuda a conocer de manera más precisa la energía generada

De manera análoga se puede decir que con la frecuencia cardiaca se localizaba el umbral para establecer zonas de trabajo, con la potencia se localiza el FTP (Umbral de Potencia Funcional) con objeto de establecer zonas de potencia. La comodidad del medidor es que se convierte en un “laboratorio de bolsillo” y podemos ir testando continuamente nuestro progreso. Dichas zonas están en base al % de FTP como podéis ver en la imagen (fig2).

En los últimos años, el entrenamiento por potencia ha sufrido una nueva evolución, incorporando nuevas métricas que permiten describir la fisiología propia del atleta e ir modelando cuál es su rendimiento en base a una curva de potencia-tiempo. (Figura 4) Eso ha hecho que las zonas de trabajo se hayan individualizado aún más en cuanto a que en alta intensidad podemos conocer el rango de tiempo que podemos mantener la potencia (Figura 3).

Gracias a la colaboración de Javier, entendemos un poco mejor que la potencia en la actualidad es el parámetro clave que nos permite planificar y analizar el entrenamiento. Me gustaría ahora adentrarme un poco más en profundidad en el término Potencia, explicar cómo se genera y que otros factores influyen en ella desde un punto de vista Físico.

¿Qué es el Torque? Empezando por el principio.

El Torque es un parámetro clave para después poder comprender bien que es la potencia. Cuando pedaleamos, ejercemos una Fuerza a nuestros pedales, que mediante las bielas es transmitida al eje de pedalier haciéndolo girar, y esto hace a su vez que mediante el sistema de transmisión podamos avanzar en bicicleta. El Torque o también llamado momento de fuerza no es nada más y nada menos que el producto vectorial de la fuerza aplicada, en este caso la que realizamos sobre el pedal, multiplicada por la distancia a la que aplicamos dicha fuerza (en este caso respecto el eje de pedalier, que es donde gira el conjunto).

Vamos a simplificar todas estas palabras con un diagrama, veréis como es más sencillo de lo que parece. Para ello estimaremos que la Fuerza aplicada sobre el pedal es siempre perpendicular a la biela (lo que llamaríamos Fuerza tangencial) y por lo tanto somos eficientes al máximo, aunque esto no siempre será así en nuestro pedaleo real:

Como hemos mencionado anteriormente, el Torque (T) es igual al producto de la Fuerza (F) por la distancia al centro de giro (d), que en este caso coincide con la longitud de biela que estemos montando en nuestra bicicleta. Las unidades de la fuerza son expresadas en Newtons (N) mientras que la distancia se expresa en metros (m). Por lo tanto, las unidades del Torque son N.m:

Como se refleja en la ecuación, cuanto mayor es la Fuerza aplicada, mayor es el Torque. Ocurre lo mismo con la longitud de la biela; a mayor longitud de biela, mayor Torque y viceversa. Como normalmente nuestras bielas no varían de tamaño y siempre montamos la misma medida, el Torque vendrá definido por la magnitud de la Fuerza que aplicamos sobre el pedal.

Nota: También está condicionada por la dirección de la Fuerza, pero como hemos mencionado anteriormente, dejaremos este apartado para hablar de eficiencia de pedaleo en otros artículos, ya que de lo contrario complicaríamos en exceso el presente.

Para entender aún mejor el concepto Torque, podemos poner el ejemplo de una llave inglesa apretando o aflojando un tornillo. El momento de fuerza o torque se define como el producto de la Fuerza aplicada, por la distancia entre el punto de aplicación de dicha Fuerza y el eje de giro del tornillo. Veámoslo con un ejemplo:

Creo que con este ejemplo concreto se aprecia bien que dos parámetros influyen en el Torque. Si hablásemos de la bicicleta en vez de una llave inglesa, la longitud de biela y la fuerza aplicada sobre el pedal son los dos parámetros que modifican el Torque.

¿Qué es la Potencia? ¿Cuánto es 1 watt?

Una vez explicado el concepto Torque, definimos la Potencia como la cantidad de trabajo que efectuamos en un determinado tiempo. Las unidades de la potencia en el Sistema Internacional son los vatios (watt). Así pues, podemos decir que cuando hacemos un trabajo que consume 1 Joule de energía durante 1 segundo de tiempo, hemos generado 1 watt de potencia:

Sin complicarnos demasiado, y como ya explicamos en artículos anteriores, la Potencia mecánica también puede ser definida como el producto de la Fuerza por la Velocidad en movimientos de traslación. Este es un concepto quizá más fácil de entender. Para movimientos de rotación como el que sufren las bielas, la Potencia instantánea se define como el producto del Torque por la Velocidad angular. Esta es la razón por la quería exponeros el concepto del Torque, antes que la Potencia.

La velocidad angular no es más que la cadencia de pedaleo. Nosotros en ciclismo estamos acostumbrados a utilizarla en revoluciones por minuto, pero en el sistema internacional y para realizar los cálculos, la expresaremos en radianes por segundo (la conversión de rpm a rad/seg. se hace multiplicando la cadencia por 2π/60).

Aplicando la teoría

Una vez explicada la teoría, y como hacemos normalmente, vamos a apreciar con un ejemplo cómo la Fuerza, Torque y Potencia no son lo mismo. A veces tendemos a pensar que Potencia es igual a la Fuerza, pero no es el mismo concepto. La potencia está condicionada por el Torque (fuerza aplicada) sí, pero también por la cadencia de pedaleo (velocidad angular). Y aquí es donde están muchas de las dudas que la gente me ha ido trasladando en los últimos tiempos.

Vamos con el ejemplo, que es como mejor se aprecian los resultados. Imaginemos un ciclista subiendo un puerto de pendiente constante a una potencia regular de 360w. Imaginemos que monta unas bielas de 172.5mm. ¿Qué pasa si lo sube a 50rpm o a 90rpm?

Como podéis comprobar, la potencia está relacionada con el Torque y por lo tanto con la Fuerza, pero también con la Cadencia o Velocidad angular. Subiendo a 50rpm, el ciclista tendría que aplicar 40,63kg de Fuerza sobre el pedal (dirección perpendicular a la biela como hemos mencionado antes), mientras que, si lo sube a 90rpm, aplicaría 22,57kg para producir la misma potencia. Por lo tanto, podemos afirmar que la Potencia puede ser generada por medio de la Fuerza (torque) o por medio de la Velocidad (cadencia).

Como siempre todo es cuestión de equilibrio. Para una misma potencia, si aumentamos muchísimo la cadencia no seremos eficientes a la hora de aplicar la fuerza, y desperdiciaremos mucha energía. Y, si por el contrario, bajamos en exceso la cadencia aumentando por ende la fuerza, castigaremos mucho más nuestra musculatura, teniendo que aplicar muchos más kilogramos o newtons de fuerza en cada pedalada.

Podréis comprobar por vosotros mismos durante las retransmisiones televisivas como en el pelotón profesional, no todos los ciclistas utilizan las mismas cadencias de pedaleo cuando escalan un puerto al máximo esfuerzo. Los dotados de mayor Fuerza normalmente tienden a arrastrar algo más de desarrollo bajando así algo la cadencia de pedaleo, mientras que los ciclistas con algo menos de Fuerza, tienden a mover cadencias algo más elevadas, que les proporcionan unos niveles de potencia equiparables, teniendo que aplicar algo menos de Fuerza en sus pedales.

Normalmente un atleta profesional que lleva muchísimos años entrenando y compitiendo es capaz de escoger una cadencia de pedaleo óptima para diferentes tipos de esfuerzos, teniendo en cuenta el nivel de fuerza que tiene.

Ahora que hemos visto las diferencias entre Potencia y Torque (Fuerza x distancia), me gustaría aclarar también que la potencia es instantánea. Quiere decir que va cambiando continuamente, según el Torque y cadencia aplicada, por lo que para verdaderamente saber el esfuerzo que estamos realizando, necesitamos saber la potencia sí, pero como nos ha explicado Javier Sola, también necesitamos la duración del esfuerzo (tiempo que mantenemos a esa potencia).

Por poner un ejemplo concreto, podríamos decir que prácticamente todo el mundo que monta en bici puede mantener una potencia de 400w durante unos segundos (o incluso potencias mayores esprintando), pero solo los ciclistas con gran capacidad serán capaces de mantener esos 400w durante minutos en una subida o puerto.

Nota: Como sabéis, todos estos cálculos son meras estimaciones, que hacen que podamos aproximar la teoría a la realidad, y comprendamos mejor que pasa en nuestro pedaleo. Como siempre, la realidad es mucho más compleja que cualquier estimación, y es muy complicado tener en cuenta todos los parámetros que realmente están presentes en el pedaleo: aceleraciones y frenadas, dirección de la aplicación de la fuerza, etc.

¿Que son los Kilojulios? Hablamos de trabajo y energía

Como hemos visto anteriormente, la potencia se define como la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Es por esto que resulta muy fácil, con los medidores de potencia actuales, calcular el trabajo realizado (y por tanto la energía consumida) en un periodo de tiempo como puede ser un entrenamiento o carrera. El potenciómetro nos ofrece la potencia producida segundo a segundo en la mayoría de los casos, por lo que sabiendo la duración del esfuerzo o entrenamiento tenemos exactamente los Joule o Kilojulios de energía consumidos.

Para verlo gráficamente, aparte de los números que os ofrecerá cualquier ciclocomputador o plataforma de análisis de datos, si miráis un gráfico de potencia de un entrenamiento, la energía consumida es toda el área bajo la curva de dicha potencia. Lo que en matemáticas sería la integral definida entre dos puntos de tiempo conocidos.

Vamos a ver unos ejemplos en los que se ve muy claro, y aparte de saber el total de Kilojulios consumidos, podremos ver que zonas del trayecto hemos gastado más energía y en cuáles hemos gastado menos. Este aspecto puede ser interesante para estrategias de alimentación durante el entreno o carrera.

Imaginemos que un ciclista realiza un esfuerzo estable de 360w durante 10min exactos. Toda el área bajo la curva de potencia es la energía consumida para producir dicha potencia.

Como expusimos que el ciclista mantuvo estables 360w durante 10min. Podemos calcular fácilmente que cada segundo está haciendo un trabajo de 360Joule (Potencia=Trabajo/Tiempo). Como esto se mantiene constante durante los 600 segundos(10min), no tenemos más que multiplicar 600×360, para saber exactamente los Joule de energía consumidos en este esfuerzo:

Como podéis comprobar el valor final, coincide con el Área bajo la curva de potencia, que en este sencillo caso sería el área de un rectángulo: Área=Base x Altura = 600 x 360 = 216000j = 216Kj

Este ejemplo que hemos visto ha sido puramente teórico, pero ocurre lo mismo para cualquier gráfico real de potencia que tengáis, de cualquiera de vuestros entrenamientos o carreras. Veamos otro ejemplo, esta vez real de uno de mis últimas salidas en bicicleta:

Como podéis comprobar la totalidad del área bajo la curva de potencia generada, se correspondería con el total de energía consumida para el entrenamiento de 1h20min que veis en el gráfico. Se aprecian muy bien gráficamente, las zonas de alta demanda energética, así como las zonas con baja consumo de energía.

Espero que os haya gustado el artículo y os haya podido aclarar algo más los conceptos Potencia, Torque y Velocidad.

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