Ale Martinez Triathlon

Es bastante evidente que en condiciones de calma y en un circuito plano la mejor estrategia consiste en mantener una potencia lo mas pareja posible, un ejemplo de esto son las pruebas de 1h en pista, un caso muy interesante en este sentido se puede ver en el trabajo de Padilla y otros describiendo la preparación y ejecución del record del mundo de la hora por Miguel Indurain: Scientific approach to the 1-h cycling world record: a case study

En condiciones no tan ideales, es decir con viento y en circuitos no planos, como las que se presentan en las pruebas contrarreloj de ruta y en los tramos de ciclismo de los duatlones y triatlones de larga distancia sería esperable que la estrategia óptima no sea la misma, especialmente cuando consideramos que la relación entre la velocidad de desplazamiento del ciclista y la potencia requerida para conseguirla tienen una relación no-lineal.

Veamos primeramente cual sería la manera mas eficiente de distribuir el esfuerzo en condiciones de viento, para analizarlo planteo un modelo simplificado en dos tramos, suponiendo que el viento viene siempre de la misma dirección paralela al sentido de avance (ida viento en contra, vuelta a favor), no hay cobertura de ningún tipo ni pérdidas en los retomes.

Como ejemplo vamos a utilizar una hipotética contrarreloj de 40km con los siguientes parámetros:

Densidad del aire: rho=1.2 kg/m^3 (nivel del mar, 20C y 70% de humedad)
Área
frontal efectiva: CdA=0.25 m^2
Coeficiente de resistencia a la rodadura:
Crr=0.004
Masa total (ciclista + bici): M=80 kg

Adicionalmente vamos a suponer que nuestro ciclista tiene una potencia al umbral funcional de 250watts y utilizar este valor como restricción para la potencia normalizada considerando que la duración va a estar en el entorno de 1h, es decir una intensidad relativa o factor de intensidad IF=1, en caso de una prueba de diferente duración o si fuera el tramo de ciclismo de un triatlón o duatlón este valor debería ser diferente.

¿Por qué tomar como base la potencia normalizada?
En principio bajo la hipótesis que, en condiciones variables, es más representativa del esfuerzo realizado que la potencia promedio. Para más información ver Potencia Normalizada: NP y xPower.

¿Por qué estos valores?
Porque pueden considerarse relativamente representativos de un triatleta amateur de nivel medio pero los resultados son similares para potencias superiores e inferiores.

Resumiendo nuestro problema de optimización consiste en encontrar la velocidad y la potencia para cada tramo del circuito que permite realizar el recorrido en el menor tiempo posible, sin exceder la potencia normalizada prefijada que opera como una restricción global.

Utilizando la herramienta Solver de Excel obtenemos los siguientes resultados:

Caso 1: circuito llano y sin viento

Tomemos como base un escenario sin viento y llano, en estas condiciones lo mejor es una intensidad constante:

la división en dos tramos es solamente para luego agregar variaciones.

Caso 2: circuito llano y con viento

Si agregamos un viento de 20km/h (en contra a la ida y a favor a la vuelta) y mantenemos la misma potencia en ambos tramos la velocidad y duración en cada tramo es la siguiente:



Ahí se puede ver como se pierden alrededor de 4’20” por efecto del viento, fundamentalmente porque el tramo viento en contra dura casi el doble del tramo viento a favor.

Si consideramos que la resistencia aerodinámica no es lineal con la velocidad sería esperable que se pueda mejorar algo con una distribución diferente de la potencia (mas potencia en los tramos lentos y menos en los rápidos), para esto planteamos como objetivo de optimización minimizar el tiempo poniendo como restricción que la intensidad relativa no supere el 100% (es decir una restricción a la potencia normalizada), el resultado que se obtiene es:

Es decir una reducción de 15 segundos con una major distribución de la potencia, esta diferencia puede parecer pequeña pero, una vez que los factores principales como el entrenamiento y el equipamiento ya están optimizados, es significativa.

Lo que se puede apreciar es la conveniencia de realizar un esfuerzo ligeramente superior al promedio en el tramo lento (viento en contra un 4.4% más de potencia) y bastante menor en el tramo rápido (10% menos viento a favor).

Caso 3: circuito son pendientes y sin viento

Veamos ahora que ocurre si el circuito no es llano, vamos a suponer que el tramo de ida tiene un ascenso de 600m a razón de una pendiente constante del 3% y la vuelta en bajada en condiciones de calma (sin viento).
Si tratamos de mantener constante la potencia:

Vemos que en este caso la diferencia respecto al caso base supera los 7 minutos y posiblemente se pueda reducir con una diferente distribución del esfuerzo, volvemos a plantear el problema de optimización del tiempo total manteniendo la restricción a la potencia normalizada:


En este caso se puede lograr una notable reducción de más de 1 minuto si, en lugar de mantener un esfuerzo constante, se realiza un esfuerzo mayor (8% aprox. en este caso) en la subida y menor (también cercano al 8% en este caso) en la bajada.

Conclusiones

Cualitativamente se puede ver que los tramos “lentos” de los circuitos, donde la velocidad es menor a la promedio (subidas y tramos viento en contra) son los lugares adecuados para realizar un esfuerzo algo superior al promedio y en los tramos “rápidos”, donde la velocidad es superior al promedio (bajadas y viento favor) es donde es conveniente alguna reducción del esfuerzo.

En cualquier caso es importante tener en cuenta que estamos hablando de pequeñas variaciones sobre un esfuerzo base constante, las variaciones muy grandes también son sub-óptimas, especialmente cuando luego hay que correr!

Una aplicación interesante de estos conceptos es el análisis pos-carrera cuando se cuenta con los datos del medidor de potencia, la altimetría del circuito y una estimación del viento, para ver que tan lejana al óptimo teórico fue la distribución del esfuerzo, pero esto es material para una segunda parte.

La planilla de cálculos utilizada para los ejemplos presentados es: BikeOptimizer.xls