En el ciclismo de escalada la velocidad de ascenso está directamente relacionada con la relación peso-potencia (Watts/kg) del ciclista pero en las etapas de ciclismo contrarreloj llanas y en los tramos de ciclismo de (la mayoría de) los triatlones sin drafting está ligado fundamentalmente a la relación entre la potencia y su área de resistencia aerodinámica (Watts/CdA), en ambos casos con una contribución secundaria -aunque no despreciable- de la resistencia a la rodadura. Cuando hablamos de potencia en este caso nos referimos a la que el atleta puede generar de manera sostenida durante la duración de su prueba objetivo o 1h (esta última llamada Umbral Funcional).
Área Frontal Efectiva (CdA)
El área frontal efectiva es el producto del área frontal (A) por el Coeficiente de Resistencia Aerodinámica (Cd).
CdA = Cd * AEl área frontal (A) es la superficie perpendicular a la dirección de avance y es bastante intuitivo que la resistencia aumente en la medida que ésa aumenta, el Cd en cambio tiene en cuenta la manera en que la "forma del objeto" afecta la resistencia aerodinámica.
En la siguiente figura podemos ver los valores del Cd de algunas formas comunes:
En el caso de los ciclistas en bicicletas de contrarreloj o triathlon el valor típico del Cd es del orden de 0,7.
Si bien ambos aspectos son independientes en la práctica es habitual medir directamente el producto de ambos, el área frontal efectiva o área de resistencia aerodinámica (CdA=Cd*A): en el tunel de viento se expone el objeto a un flujo de aire a velocidad controlada y se mide la fuerza que dicho flujo ejerce sobre el objeto, el CdA es el cociente entre el doble de esa fuerza y la densidad del aire por la velocidad del flujo de aire al cuadrado:
CdA= 2 * (Fuerza de resistencia) / ((Densidad del Aire) * (Velocidad del aire)^2)El CdA depende de la dirección del viento, rotando el objeto se mide la fuerza con diferentes ángulos de incidencia (típicamente 20/30 grados a cada lado en el ciclismo) y se obtiene una curva de CdA.
Una forma alternativa de presentar esa información es como gramos de fuerza a una velocidad de 30mph/48kmh y densidad del aire estandarizada (1.2 kg/m^3), ambas son equivalentes.
En caso que no se tenga acceso a un túnel de viento es posible realizar la determinación mediante pruebas de campo, en estas pruebas cuando se realizan sin viento, se obtiene el CdA con ángulo de incidencia cero.
Para un análisis detallado de estos métodos consultar los siguientes artículos: Determinación del Área de Resistencia Aerodinámica (CdA) mediante Pruebas de Campo - Método Analítico y Determinación del Área de Resistencia Aerodinámica (CdA) mediante Pruebas de Campo - Método Gráfico.
Si tampoco se cuenta con un medidor de potencia se puede tener una primera aproximación al CdA estimando el área frontal (A) con una toma frontal que incluya el ciclista y una figura de referencia de área conocida con una cámara digital que luego se "recorta" utilizando un programa de procesamiento de imágenes como PhotoShop o GIMP y se "mide" comparando la cantidad de pixels con la del área de referencia como se explica en Reliability of a Digital Method To Determine Frontal Area of a Cyclist y se muestra en la siguiente figura:
este valor luego se multiplica por un valor típico del coeficiente de resistencia aerodinámica en ciclistas sobre biciclestas contrarreloj (Cd=0,7).
Otra opción, siguiendo en orden decreciente e precisión, es utilizar medidas antropométricas y de la posición con las fórmulas de aproximación publicadas en la bibliografía como se explica en Estimation of CdA from anthropometric data, las que utilizan solo datos antropométricos tienden a dar como resultado el CdA que se podría obtener con una posición razonable, las que incorporan datos de la posición pueden dar una mejor aproximación pero la variabilidad individual es muy elevada.
Watts/Cda y Velocidad en llano
Una vez conocido el CdA si mantenemos constantes el resto de los factores (Crr, temperatura, altitud y peso) el cociente ente la potencia y el área frontal efectiva (Watts/CdA) es un buen estimador de la velocidad que se puede desarrollar en una contrarreloj llana, en el siguiente gráfico producido por el Dr. Robert Chung se puede apreciar claramente esta relación:
El área frontal efectiva depende del tamaño del ciclista pero la relación con el peso no es lineal: la superficie corporal está relacionada con el Peso^(2/3) mientras que la potencia tiende a estar linealmente relacionada con el peso, esta relación tiende a favorecer a los ciclistas de mayor tamaño en las contrareloj llanas y a los ciclistas livianos en la escalada, como se puede confirmar observando los biotipos de los especialistas en ambos tipos de pruebas.
A igualdad de tamaño la posición del ciclista tiene la mayor importancia dado que éste representa el 75-80% de la resistencia aerodinámica, el otro 20-25% depende de la bicicleta (cuadro, ruedas, aerobar, etc.).
Niveles de rendimiento: tabla de perfil de Watts/CdA
En un artículo anterior comentamos el análisis de perfil de potencia desarrollado por el Dr. Coggan (Perfil de Potencia) para clasificar las habilidades relativas de los ciclistas en función de su relación peso-potencia (Watts/kg), a continuación puede verse una adaptación de dicho análisis al caso de las contrarreloj llanas donde el área frontal efectiva tiene mucha mayor importancia que el peso:
En el tope de la tabla tenemos a los mejores contrarrelojistas a nivel mundial con potencias sostenibles en el órden de los 450watts y área frontal efectiva en el órden de 0.20.
Conclusiones
La reflexión final es que, a fin de maximizar el rendimiento en pruebas relativamente llanas, es necesario trabajar sobre ambos aspectos ya que no son excluyentes:
- maximizar la potencia sostenible por la duración de la prueba mediante el entrenamiento
- minimizar el área frontal efectiva mediante una buena posición y una selección cuidadosa del equipamiento.
El impacto del peso corporal es indirecto en estos casos por su impacto en el CdA y la resistencia a la rodadura, pero cobra mayor relevancia cuando el circuito de ciclismo no es llano y, en el caso del triathlon, por su gran impacto en el rendimiento en el tramo de carrera.
El peso de los componentes en cambio tiene una influencia muy limitada y muy inferior a la importancia que se le otorga habitualmente.
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