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9. REQUISITOS DE POTENCIA PARA EL DEPORTE I

¡Estudia el pasado para tener éxito en el futuro!

En este capítulo y el siguiente haremos algunos sencillos cálculos para ilustrar cómo la potencia del motor humano determina el rendimiento en varios deportes. Uno de los mejores aspectos de nuestra teoría es que puede aplicarse a muchos deportes de resistencia. Una vez que conocemos la potencia de nuestro motor humano, podemos calcular nuestros tiempos de competición aproximados en diversos deportes. En este capítulo utilizaremos los ejemplos de la máquina de subir escaleras y del ciclismo. En el capítulo siguiente explicaremos el patinaje de velocidad y el atletismo.

Demostraremos que en algunos deportes (como el patinaje de velocidad y el ciclismo en llano), el rendimiento está determinado por la potencia total (P, en vatios) del motor humano. En otros deportes (como el atletismo y el ciclismo subiendo cuestas), el factor decisivo es la potencia específica (P/m, en vatios/kg de peso corporal).

Antes de comenzar los cálculos, debemos hacer un comentario. Nuestros cálculos se basan en el supuesto de que la potencia de nuestro motor humano es la misma en distintos deportes. Esto no significa que de forma automática un ciclista pueda correr o montar en patines tan bien como corre en bicicleta. Por supuesto, tendrá que entrenar para ello, e incluso entonces podrá parecer que tiene menos talento que en otros deportes. Pero sí creemos que, en general, la potencia de nuestro motor humano ofrece también una buena indicación de lo que podemos conseguir en otro deporte, suponiendo que hayamos entrenado para él.

¿A qué velocidad podemos subir las escaleras del Empire State Building?

La subida anual al Empire State Building se ha convertido en una prueba de élite en la que el público general desea participar. Participan miles de corredores de todo el mundo, todos buscando una de las primeras plazas. La subida al edificio incluye superar 1576 escalones hasta una altura de 320 metros. En 2003, el australiano Paul Crake estableció el tiempo récord de 9 minutos 33 segundos.

Podemos calcular el coste energético de la subida al Empire State Building con la fórmula:

Como sabemos que g = 9,81 m/s² y h = 320 metros, podemos calcular el tiempo de competición como:

El resultado es bastante interesante; vemos que el tiempo de competición depende inversamente de la potencia específica (P/m, en vatios/kg) del motor humano. Hasta ahora hemos omitido la resistencia al correr. Para compensar esto, hemos añadido un margen del 25 % a la fórmula teórica. La figura de debajo muestra la relación resultante entre el tiempo de subida y la potencia específica.

Esta relación tiene sentido porque, al subir escaleras, un peso pesado tiene que levantar mucho más peso, por lo que utiliza más energía para subir. En comparación con un peso ligero, la potencia total (P, en vatios) de su motor humano debe ser muy superior para alcanzar la cima al mismo tiempo.

El tiempo récord de 9:33 significa que la potencia específica (P/m) debe haber sido de 6,8 vatios/kg. No conocemos su peso corporal, pero con 60 kg habría necesitado una potencia total (P) de 6,8*60 = 408 vatios. Si su peso corporal fuera de 80 kg, habría necesitado una potencia total (P) de 5,48*80 = 544 vatios. Esta última cifra es incluso superior a los 415 vatios que Chris Froome imprimió en la subida al Alpe d’Huez, como vimos en el capítulo anterior. Por supuesto, debemos señalar que Chris pesa solo 67 kg, por lo que su potencia específica también fue bastante elevada, con 415/67 = 6,2 vatios/kg. Además, hizo esto en la tercera semana del Tour de Francia, y al final de una dura etapa, por lo que ya debía ir algo fatigado. Por otra parte, hizo esto en el fino aire de la montaña (que tiene un efecto negativo sobre el rendimiento humano), y mantuvo esta potencia durante 39 minutos, en lugar de 9,5 minutos. En capítulos siguientes explicaremos con más detenimiento el impacto de todos estos factores.

Por último, ahora podemos calcular el tiempo en competición que podemos esperar de nuestro Eddy el Rápido. Su potencia es de 300 vatios y su peso corporal es de 75 kg, por lo que su potencia específica es de 300/75 = 4 vatios/kg. Esto significa que llegará a la cima después de 16 minutos. Incluso podría ser un poco más rápido porque su potencia durante esos 16 minutos puede ser algo superior a los 300 vatios, que es su potencia durante la contrarreloj de una hora. En capítulos siguientes también explicaremos esto.

La subida al Empire State Building conlleva la ascensión de 1576 escalones hasta una altura de 320 metros.

¿A qué velocidad podrías correr en bicicleta en un recorrido llano?

Por ahora supondremos que en este caso la potencia del motor humano se utiliza por completo para superar la resistencia al aire. Esto significa que hemos omitido todas las otras pérdidas en ciclismo (la resistencia de rodamiento de las ruedas, la resistencia a las subidas y la resistencia mecánica de la cadena y los bujes). Sin viento, podemos entonces utilizar la fórmula siguiente:

En esta fórmula, ρ es la densidad del aire (1,205 kg/m³ a 20 °C), cdA es el coeficiente de resistencia al aire (0,21 m² para un ciclista aerodinámico) y v es la velocidad en m/s. En consecuencia, podemos calcular la velocidad alcanzable en función de la potencia total (P) en vatios. Para compensar las otras pérdidas, hemos añadido un margen del 10 % a la fórmula teórica. Con esto hemos determinado la relación potencia-velocidad como se muestra en la figura de debajo.

A pesar de las simplificaciones que empleamos, el gráfico parece ser muy bueno. Hemos indicado el reciente récord de la hora de Bradley Wiggins.¹⁵ En 2015 estableció el récord en 54,526 km/h. Su potencia durante la carrera se ha calculado como de 468 vatios o 6,1 vatios/kg, ya que Bradley pesa 77 kg.

Con su potencia total de 300 vatios, nuestro Eddy el Rápido podría alcanzar una velocidad de 46,8 km/h, suponiendo, por supuesto, que pudiera correr con la misma aerodinámica perfecta que el señor Bradley.

En resumen, concluimos que al correr en bicicleta por un recorrido llano el factor decisivo es la potencia total (P, en vatios) y no la potencia específica (P/m, en vatios/kg). En consecuencia, por lo general, los especialistas en pruebas contrarreloj son un poco más pesados y más potentes que los escaladores, más ligeros.

Bradley Wiggins gana la medalla de oro en la competición de persecución de 4000 metros en los Juegos Olímpicos de Atenas de 2004.

¿A qué velocidad podrías subir en bicicleta a la cima del Alpe d’Huez?

Para calcular el tiempo de pedaleo hasta la cima podemos utilizar la fórmula siguiente:

Sabemos que la cima se encuentra a una altitud (h) de 1071 metros.¹⁶ Igual que en la subida al Empire State Building, vemos que el factor decisivo es la potencia específica (P/m, en vatios/kg). Al subir, cada kilogramo que tengamos que llevar hasta arriba pesa bastante. A consecuencia de esto, los mejores escaladores son siempre pesos ligeros, con la menor cantidad posible de grasa.

La figura siguiente ofrece los tiempos posibles de escalada en función de la potencia específica, en vatios/kg. Al preparar esta figura, para compensar el peso de la bicicleta y otras pérdidas (resistencia de rodamiento, resistencia del aire y resistencia mecánica) hemos añadido el 40 % a la fórmula teórica.

Podemos ver que para el récord de Marco Pantani (37:35) se requiere una potencia específica de 6,5 vatios/kg. Es una cifra superior a los 6,2 vatios/kg que imprimió Chris Froome, y debe considerarse con sospecha, en especial porque Pantani lo hizo con el aire fino de la montaña. En un capítulo posterior explicaremos con más detalle estos factores. Aquí indicamos que Pantani pesaba bastante menos que Froome (57 kg frente a 67 kg), por lo que su potencia total fue menor que la de Froome (370 vatios frente a 415 vatios). Con solo 370 vatios, Pantani subió casi tres minutos más rápido que Froome con 415 vatios. Esto confirma el hecho de que, al ascender, el factor decisivo no es la potencia total en vatios; lo es la potencia específica en vatios/kg.

Por último, hemos calculado que con su potencia específica de 4 vatios/kg, nuestro Eddy el Rápido podría alcanzar la cima en 61 minutos.