Ciclismo

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La IMPORTaNcIa DE La aERODINáMIca

y en ese momento es cuando el peso del ci-clista es realmente determinante.

La resistencia que ofrece un ciclista cuando pedalea contra el viento se denomina fuer-za de arrastre aerodinámico (FA) («drag» en inglés). El FA de un ciclista se calcula mediante la siguiente fórmula matemática: FA= 0,5 × p × S × Cx × v2. «p» es igual a la densidad del aire. «S» es el área frontal del conjunto bici+ciclista. «Cx» es el coeficien-te de arrastre aerodinámico, que determina como afectan las formas del ciclista o de la bici sobre la resistencia al aire. «v2» es la velocidad al cuadrado, es decir, que la FA respecto a la velocidad tiene una relación exponencial. Esto significa que pasar de 30 a 35km/h no es lo mismo que pasar de 35 a 40km/h, como se puede ver en la gráfica 1.

Respecto a la densidad del aire, tan solo se-ñalar que disminuye con la altitud, por lo que cuando se disputan pruebas a una mayor al-tura las condiciones aerodinámicas serán más favorables. Esta ventaja es relativa, puesto que el ejercicio en altitud disminuye el rendimiento deportivo en términos fisio-lógicos, y por lo tanto, es necesario valorar ambas circunstancias en conjunto.

El área frontal del ciclista más la bicicleta es uno de los factores que mayor influencia tie-

onceptos básicos sobre aerodinámicaCuando un ciclista circula en llano,

debe vencer dos tipos de resistencias: roda-dura y aerodinámica. La resistencia de roda-dura es la resultante del roce de las ruedas con el asfalto. La resistencia aerodinámica es la que ofrece el aire frente al conjunto «ci-clista + bici». A medida que la velocidad de desplazamiento aumenta, el porcentaje de la potencia que se emplea para vencer cada una de estas dos resistencias va variando. A 15km/h, el porcentaje de la potencia que se destina a vencer la resistencia de roda-

dura es muy similar al destinado a vencer la fuerza aerodinámica. Sin embargo, a 30km/h, el 76% de la potencia se necesita para ven-cer la fuerza aerodinámica, mientras que a 40km/h este porcentaje alcanza el 90% (Di Prampero, 2000). Estos datos nos sirven para corroborar que el mayor enemigo del ciclista es el viento, que cualquier mejora aerodiná-mica se va a traducir en una mayor veloci-dad y que cuanto mayor es la velocidad de desplazamiento mayor importancia cobra la aerodinámica. Cuando se pedalea en subida, la resistencia aerodinámica va perdiendo im-portancia a favor de la fuerza de la gravedad,

C

Siempre se ha dicho que el mayor enemigo del ciclista es el viento. Cualquier persona que haya montado en bici sabe que una ligera brisa en contra supone doblar el esfuerzo para tratar de mantener la misma velocidad. Esto sucede de igual forma aunque no tengamos viento en contra: la resistencia del viento es la mayor fuerza que el ciclista tiene que vencer cuando circula en llano. Por estos motivos, optimizar la aerodinámica debería ser una prioridad para cualquier ciclista competitivo.

Yago Alcalde Gordillo> Licenciado en Ciencias de la Actividad Física y el Deporte. Máster en Alto Rendimiento Deportivo. Entrenador Nacional de Ciclismo – www.ciclismoyrendimiento.comFotos> Gonzalo Manera

700

600

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020 25 30 35 40 45 50

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320

443

595

Km/h

Relación potencia/velocidad

Pote

ncia

Gráfica 1. Potencia necesaria para circular a diferentes velocidades.

La IMPORTaNcIa DE La aERODINáMIca

ne sobre la resistencia aerodinámica. Como es lógico, la forma más efectiva de reducir el área frontal de un ciclista es colocar el tron-co en posición horizontal así como juntar los codos, es decir, lo que se busca en la posi-ción de contrarreloj o triatlón. En cuanto a la bicicleta, los fabricantes cada vez intentan hacer cuadros y componentes que ofrezcan una menor área frontal.

El «Cx» (coeficiente de arrastre aerodinámi-co) del ciclista se puede mejorar principal-mente con el uso de material aerodinámico: ruedas de perfil alto y/o lenticulares, cascos aerodinámicos, ropa del ciclista y diseño del cuadro de la bici.

Métodos de valoración aerodinámica: medición del drag en un velódromo Existen varios métodos para cuantificar la fuerza de arrastre aerodinámico. Entre ellos, el que se realiza en el túnel del viento es el que realmente ofrece las mediciones más fiables sobre cuál es la posición del ciclis-ta y los materiales más rápidos. El túnel del viento tiene dos inconvenientes a tener en cuenta. El primero es que su acceso es limi-tado, principalmente por la poca oferta que hay (al menos en España) y por su elevado coste. El segundo es que las posiciones más aerodinámicas que se pueden estudiar en el túnel del viento no tienen por qué ser las más útiles en la carretera sino se tienen en cuenta las repercusiones metabólicas y posturales que esa posición puede generar. Llega un

momento en que la posición más aerodiná-mica no es sostenible por el ciclista en tér-minos de comodidad, especialmente si nos referimos a triatletas de media (90km) y larga (180km) distancia. En cuanto al metabolismo, forzar mucho la posición aerodinámica (án-gulo del tronco demasiado bajo, codos muy juntos y brazos más estirados) puede supo-ner una merma en la capacidad del ciclista para generar vatios sobre los pedales y tole-rar la fatiga. Por este motivo, la posición más rápida sobe una bici se debe determinar en función de la unión entre aerodinámica y sos-tenibilidad de la posición.

Cuando no se tiene acceso a un túnel del vien-to, es posible hacer unas estimaciones sobre aerodinámica con la ayuda de un medidor de potencia y unas circunstancias externas lo más estables posible. Sin necesidad de hacer una gran cantidad de cálculos y complejas es-timaciones matemáticas, la idea principal es comparar los datos de velocidad y de potencia en función de la posición adoptada sobre la bicicleta o de los materiales empleados. Para

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En bicicleta de ruta, si colocamos las manos en la parte baja del manillar ahorramos 20w rodando a 30km/h y 32w rodando a 40km/h.

dad. Es lo mismo, pero para el ciclista suele ser más sencillo fijar una velocidad fija en vez de una potencia.

Como ya hemos señalado, los datos que se obtienen en un túnel del viento gozan de una mayor precisión y fiabilidad. Sin embargo, hacer estas pruebas en un velódromo apor-tan un mayor grado de realismo en cuanto a las sensaciones del ciclista pedaleando «de verdad» sobre una bici en movimiento y du-rante una mayor número de minutos. De esta forma, se obtiene una mejor información acerca de la ergonomía de las diferentes po-siciones, ya que el ciclista tendrá que rodar en cada una de ellas durante el tiempo que estimemos necesario y podrá valorar la sos-tenibilidad en el tiempo de cada una de ellas.

En cuanto a la duración de cada una de las pruebas, cuanto más duren más fiables serán los registros. Se debe tratar de hacer pruebas que oscilen entre 1 y 2 kilómetros. Y lo ideal es hacer al menos un par de pasadas con cada posición. Así obtenemos datos más fiables al obtener la media de ambas pasadas. La mayor o menor duración de cada una de las pruebas así como el número de pasadas a realizar de-pende sobre todo de la cantidad de pruebas que queramos hacer, teniendo en cuenta que el cansancio y la concentración del ciclista a lo largo de los diferentes tests puede hacer que se prolongue demasiado la sesión.

A la hora de hacer las diferentes pruebas sobre la optimización de la aerodinámica en función de la posición del ciclista sobre la bici, habrá que valorar la influencia de las siguientes variables sobre la velocidad/po-tencia, así como la comodidad o el coste me-tabólico que pueden suponer:

• Angulación de la espalda, que estará de-finida por la altura del manillar/acople así como la distancia del acople respecto al sillín. Habrá que buscar un compromi-so entre aerodinámica (espalda lo más horizontal posible) y sostenibilidad: mo-lestias cervicales según pasa el tiempo.

ello, el único requisito imprescindible que se necesita para que los datos tengan la precisión y la fiabilidad necesaria es que las condiciones de viento sean totalmente estables. Como es lógico, esto solo se consi-

gue en un velódromo cubierto. Si no se tuviera acceso a uno cu-bierto, estos tests también se podrían hacer en uno exterior siempre y cuando las condi-ciones de viento fueran las óp-

timas. Incluso, se podría hacer en una carretera abierta llana y

controlando que las condiciones de viento sean totalmente esta-bles. En cuanto al medidor de po-tencia a emplear, tanto SRM como

Powertap gozan de la suficien-te validez y reproducibilidad

como para poder emplearlos en la medición preci-sa de la potencia desarrollada por

el ciclista.

El protocolo a seguir se resume en lo si-guiente: recorrer una distancia fija a una

determinada velocidad y registrar la potencia media empleada en fun-

ción de las variables que quera-mos comparar: posiciones del

ciclista sobre la bici o diferen-tes materiales. Mediante el análisis de los datos de po-tencia podremos estimar la posición y los materia-les con los que el ciclista ha sido capaz de ahorrar una mayor cantidad de vatios, y por lo tanto, re-ducir su FA. Existe otra forma de realizar el pro-tocolo en la que en vez de fijar una velocidad fija, se fija una potencia media y se ve la reper-cusión sobre la veloci-

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Pedaleando a 250w, la velocidad sería 32,5km/h con las manos en las manetas, 36,5km/h en la parte baja del manillar y 38,7km/h con manillar de triatlón

• Anchura del acople. Cuanto más pegados vayan los codos más aerodinámica será la posición. También es más incómoda...

• Posición de los antebrazos respecto a la horizontal, asumiendo que cuando se colocan en posición exactamente hori-zontal se minimiza el drag.

• Alcance del acople, es decir, una posi-ción más o menos estirada. Se valora mi-diendo la angulación del brazo respecto al tronco. En la bici, se mide la distancia entre la punta del sillín y el acople.

A la hora de optimizar la posición aerodiná-mica es fundamental tener en cuenta el tipo de competición en la que el ciclista va a com-

petir, especialmente en cuanto a la duración de la misma. Como ya se ha comentado ante-riormente, la posición más aerodinámica no tiene porqué ser la más rápida en la compe-tición real, ya que para que sea la más rápida también debe ser suficientemente cómoda como para que el ciclista la pueda mantener sin sufrir molestias y dolores. Las molestias y dolores que las posiciones aerodinámicas suelen producir están muy relacionadas con el tiempo que el ciclista tenga que pedalear en esa posición. Por este motivo, es diferente la posición que se puede adoptar para rea-lizar una contrarreloj de 20 kilómetros si la comparamos con la posición que se lleva en una bici de triatlón para recorrer los 180km

que dura un Ironman. Incluso dentro de una misma distancia, también podemos encon-trar diferencias en función de la orografía del recorrido, ya que si hay muchos kilómetros de subida en los que no se adopte la posi-ción aerodinámica el tiempo total de rodar acoplado será mucho menor...

Test realizados en bici de rutaDe forma experimental, hemos hecho una serie de tests en un velódromo cubierto para valorar la influencia de la aerodinámica so-bre la velocidad y la potencia. Se hicieron 8 tests de 1km de duración, es decir, el ciclista recorrió un kilómetro a velocidad constan-te en diferentes bicis, diferentes posiciones

N.º Descripción Distancia Potencia V med Bici CascoÁngulo de la

espalda

Ángulo del brazo (al codo)

Ángulo del

codo

Ángulo del

antebrazo

Ángulo de la cadera cerrado

Retroceso sillín

1 Bici de ruta manos en las manetas 1km 169 30,0 Ruta Ruta 40 10

2 Bici de ruta manos abajo 1km 149 30,1 Ruta Ruta 30 10

3 Bici de ruta manos en las manetas 1km 320 40,0 Ruta Ruta 40 10

4 Bici de ruta manos abajo 1km 288 39,9 Ruta Ruta 30 10

5 Posición crono agresiva casco de ruta 1km 264 40,0 Cabra Ruta 14 84 99 1 42 5

6Posición crono agresiva casco aerodinámico (foto 1)

1km 242 39,9 Cabra Aero 14 84 99 1 42 5

7 Posición agrupada «Leipheimer» (foto 2) 1km 234 39,9 Cabra Aero 14 77 72 20 40 5

8 Posición Tri: sillín adelantado 5cm 1km 256 40,0 Cabra Aero 18 73 94 -1 47 0

Tabla 1.

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El segundo test sobre la bici de contrarreloj se realizó para estimar la influencia del uso de un casco aerodinámico en comparación con un casco de ruta. Como se puede ver en el cuadro 1, el uso del casco aerodinámico supu-so un ahorro de 22w, lo que supone una gran ventaja si se tiene en cuenta lo fácil que es ponerse un caso u otro. Respecto a los cascos aerodinámicos es necesario especificar que la casi ausencia de ventilación puede ser un factor a tener en cuenta en situaciones de mu-cho calor, puesto que podría contribuir a una insuficiente refrigeración corporal. Asimismo, es interesante apuntar que los beneficios del casco aerodinámico se producen cuando se va mirando hacia delante y no si se va miran-do un poco hacia abajo por motivos de moles-tias en la zona cervical. Es decir, que si se opta por usar un casco aerodinámico, es necesario asegurarse de que se podrá mantener la ca-beza mirando hacia delante con normalidad.

El tercer test hecho sobre la bici de contra-rreloj sirvió para ver la influencia de colocar al ciclista en una posición más recogida y con los codos más flexionados. Esta posi-ción se asemeja en parte a la que emplea el ciclista Levy Leipheimer. Para adoptarla, no variamos la posición del sillín. Acortamos la potencia en 4cm y colocamos el acople con las barras hacia arriba en vez de horizontales (foto 2), situando el ángulo del antebrazo res-pecto a la horizontal en 20 grados en vez de los 0 grados en los que estaba en la posición anterior. Esta posición resultó ser más rápida que la que en teoría sería la ideal: antebra-zos totalmente horizontales y brazos un poco más extendidos hacia delante (foto 1). La ex-plicación podría venir porque se ha reducido el área frontal a la altura del pecho. En ambas

y con diferentes cascos. La potencia desa-rrollada en cada una de las pruebas fue re-gistrada con un buje Powertap G3 reciente-mente calibrado. Para conocer y describir la posición del ciclista en las diferentes posi-ciones utilizamos el sistema Retül, con el que es posible hacer una captura del movimiento del ciclista en tres dimensiones.

Primeramente, quisimos comparar las dife-rencias entre rodar en una bici de ruta a 30 ó a 40km/h, con las manos en las manetas (arriba) o con las manos en la parte baja del manillar. En la tabla 1 podemos apreciar el ahorro de potencia que conseguimos si colocamos las manos en la parte baja del manillar: 20w ro-dando a 30km/h y 32w rodando a 40km/h. Esta diferencia pone de manifiesto la importancia de realizar un correcto ajuste de la bicicleta de forma que el ciclista pueda pedalear de forma cómoda con las manos en la parte baja del manillar de cara a mejorar su aerodiná-mica cuando rueda a velocidades elevadas. El beneficio aerodinámico es muy evidente. También nos llamó la atención la relación ex-ponencial que supone el pasar de 30 a 40km/h: ¡casi el doble de vatios! De 149 a 288w con las manos en la parte baja del manillar.

Test realizados en bici de cronoEl primer test realizado sobre la bici de con-trarreloj nos sirve para comparar la cantidad de vatios que se pueden ahorrar cuando se reduce el área frontal del ciclista a base de flexionar más la cadera y colocar los bra-zos sobre un manillar de triatlón. Rodando a 40km/h, se ahorraron 24w más que cuando se rodó a 40km/h con las manos en la par-te baja del manillar, y 56w si lo comparamos

con la posición sobre la bici de ruta con las manos en las manetas. Si hacemos una si-mulación en la que la potencia es el valor fijo, obtendríamos las siguientes velocidades si un ciclista pedalea a 250w: 32,5km/h con las manos en las manetas, 36,5km/h si coloca las manos en la parte baja del manillar y 38,7km/h si usa un manillar de triatlón.

El uso del casco aerodinámico supuso un ahorro de 22w.

Foto 1 Foto 2

99º

15º

72º

posiciones, el ángulo de la espalda respecto a la horizontal fue el mismo: 14 grados.

El cuarto test consistió en experimentar con una posición más propia de triatlón que de contrarreloj. La principal diferencia es que se buscó una posición más cómoda a base de elevar ligeramente la altura del acople (20mm) y adelantar el sillín 5cm. Este cambio supuso una mayor angulación de la espalda respecto a la horizontal, pasando de 14 a 18 grados. Igualmente, el ángulo del brazo res-pecto a la espalda se redujo, pasando de 84 grados a 73, que es la forma de conseguir un mejor soporte del peso corporal cuando se trata de pasar varias horas pedaleando en la posición acoplada. En las anteriores pruebas, se respetó el reglamento de la UCI respecto al retroceso del sillín, que nunca puede ser

menor de 5cm. Esta medida se realiza colo-cando una plomada en la punta del sillín y mi-diendo la distancia entre la plomada y el eje del pedalier de la bici. Como era de esperar, el aumento de angulación de la espalda su-puso un incremento en el área frontal, y por lo tanto, un mayor FA, que se tradujo en un cos-te extra de 24w para mantener los 40km/h. Una pequeña muestra de la influencia del ángulo de la espalda sobre la aerodinámica.

Por motivos logísticos, no nos fue posible ha-cer una estimación de la mejora aerodinámi-ca que hubiera supuesto el uso de ruedas de perfil alto frente a ruedas de perfil normal/bajo. Los estudios realizados al respecto nos muestran que el empleo de las ruedas de perfil supone una clara ventaja aerodinámica que debería ser utilizada siempre que se pueda.

Conclusiones finales• En competiciones donde no se pueda

rodar a rueda de otros ciclistas, la resis-

tencia aerodinámica es la mayor fuerza que el ciclista debe superar para ir más rápido cuando se circula en llano.

• La importancia de la aerodinámica se incrementa de forma exponencial a me-dida que el ciclista es capaz de desarro-llar una mayor potencia, y por lo tanto, ir más rápido.

• Siguiendo un protocolo bien diseñado y con la ayuda de un medidor de poten-cia, es posible hacer una estimación bastante precisa sobre la optimización de la aerodinámica del ciclista.

• A altas velocidades (por encima de los 35km/h), pequeñas modificaciones ae-rodinámicas pueden suponer un gran ahorro de tiempo en una prueba de lar-ga duración.

• No se debe olvidar que la posición más rápida es aquella que es suficientemente cómoda como para que el ciclista pueda mantenerla en el tiempo sin molestias ni con un mayor coste metabólico.

Un buen análisis biomecánico es la forma más rápida y efectiva

de optimizar el rendimiento y evitar lesiones.

BIBLIOGRAFÍAdi PraMPero, P.e. (2000). Cycling on Earth, in space, on the Moon. Eur J Appl Physiol. 2000 Aug;82(5-6):345-60.JiMénez díaz, J.F. y Cols. (2009). Medicina y fisiología del ciclismo. Tomo 1. Femede.

AGRADECIMIENTOS

Estas pruebas no hubieran sido posibles sin la inestimable colaboración del Excmo. Ayun-tamiento de Galapagar por ceder sus magní-ficas instalaciones, el ciclista Noel Martín y Tamalpais, que nos cedió las ruedas Powertap, y Enve para el análisis de los datos de potencia.