Aplicaciones de la potencia para el entrenamiento de carrera

Foto: Dynafit

 

Autores: Dr. Javier Olaya Cuartero y Dr. Roberto Cejuela Canta

 

El uso de la potencia como indicador de la carga externa de un deportista es algo completamente aceptado y extendido en el ciclismo, pero en los últimos años ha ido evolucionando encadenando un serie de “suposiciones” hasta llegar a la carrera a pie, mostrando tanto ventajas como inconvenientes. En este artículo aclararemos dudas sobre ello.

 

 

Contextualización de la medición de la potencia

Para entender el concepto de la potencia como indicador de la carga externa de un deportista, es necesaria una contextualización de la misma, para así, entender cómo este concepto primero aplicado al ciclismo, ha ido evolucionando encadenando una serie de suposiciones hasta llegar a la carrera a pie, mostrando tanto ventajas como inconvenientes.

Por este motivo, atendiendo al consenso de monitorización de la carga de entrenamiento en atletas, en deportes cíclicos de resistencia se puede llevar a cabo a través de variables de carga interna y de carga externa. Siendo la potencia la variable principal para evaluar la carga externa en ciclismo (Allen & Coggan, 2006). De hecho podemos establecer que, el uso del potenciómetro nos permitirá evaluar la fatiga y la recuperación de los atletas, individualizar la carga de entrenamiento, y determinar las cargas de entrenamiento.

La potencia se calcula multiplicando la fuerza ejercida por la velocidad (Marroyo y López, 2015). Es decir, que cuando se habla de potencia mecánica, se hace referencia a la variable que indica el ritmo al que se produce el trabajo, y se calcula teniendo en cuenta este trabajo desarrollado dividido por el tiempo que se emplea en realizarlo.

Pero la fuerza es una magnitud compleja de medir ya que no existen dispositivos que la midan directamente, por lo que se buscan estrategias para medirla indirectamente a través de una proporcionalidad directa con otras variables. Algunas de estas estrategias se pueden basar en aprovechar las características eléctricas de ciertos materiales, ya que éstos cambian sus propiedades eléctricas al aplicarles una fuerza, obteniendo una relación lineal que se puede medir. En el ámbito práctico, esto se traduce en utilizar plataformas de fuerza, que son dispositivos que miden las fuerzas de reacción del suelo, y están basadas en dos tecnologías. El ejemplo de la primera de estas tecnologías, la piezoeléctrica, es la báscula que podemos tener en casa, basada en la propiedad física del cuarzo de cambiar su carga eléctrica superficial al cambiar la carga mecánica que soportan. Y la segunda, es la extensométrica, que cambia su resistencia eléctrica al deformarse por sufrir un estrés mecánico, es decir, una plataforma de presiones. Esta segunda es la empleada en los potenciómetros para ciclismo SRM® o Powertap®, que registran la fuerza generada entre el plato y la biela y en el eje de la rueda trasera.

 

Lo que dicen algunos autores

Una vez conocida y entendida la potencia y las diferentes formas o caminos para su medición, es difícil de entender que autores pioneros en la potencia en carrera como Vance (2016) reflejen en su libro “Run with Power” que la potencia en carrera ha revolucionado el deporte del running. Ya que, con la aparición de los medidores de potencia en carrera, existe ahora una herramienta que mida el rendimiento de manera directa, objetiva y repetible. Afirman que, no solo se puede medir la potencia producida durante los días o semanas de entrenamiento, sino también en competición, siendo la potencia en carrera la herramienta más adecuada para analizar el estado de forma del deportista y la tolerancia al estrés (fitness); resulta extraño que esta herramienta no se haya utilizado antes, ya que su uso permite analizar datos como métricas y medidas que hasta el momento se desconocían, por lo que con esta nueva información se abren las puertas a nuevos niveles del alto rendimiento deportivo. Este autor da numerosas razones por las que el hecho de usar la potencia en carrera puede afectar positivamente al entrenamiento y al estado de forma, entre las que destacan: especificidad, mejoras técnicas, medidas objetivas del rendimiento, cuantificación de la carga, mejor recuperación, precisión en el tapering, efectividad en el calentamiento, vatios/kilo, velocidad por vatios, feedback objetivo en una periodización. O… lo que podríamos establecer como la intensificación del principio clave del entrenamiento: la individualización de la carga.

 

La realidad

Pero si esto fuera así, no podríamos entender que muchos entrenadores y atletas no respondieran un sí rotundo a la pregunta: ¿han sustituido los vatios en carrera al ritmo (min/km) o pulsaciones (ppm)? En este caso, tendríamos que asumir que los vatios han supuesto a la carrera lo que en su día supusieron al ciclismo. Aportando a otros deportes como el trail running un nuevo enfoque más objetivo que no esté basado en, que, en función de la distancia, del desnivel, del ritmo y de las pulsaciones por minuto, nos podamos hacer una idea de cómo de dura es la prueba, el entrenamiento o la competición. Y extrapolando este rotundo sí al ámbito científico, podríamos estar hablando de un medidor de potencia basado en acelerometría que midiera el rendimiento de manera directa, objetiva, y repetible. Es decir, un potenciómetro valido y fiable científicamente hablando. Esto supondría que mediría la potencia en lugar de estimarla, y lo haría todas las veces con la misma exactitud y sin variabilidad entre las medidas. De esta forma, si comparásemos el potenciómetro para carrera Stryd con un motor Mercedes, podríamos establecer que este motor es el más fiable en la parrilla de salida de la fórmula 1 porque siempre va a las mismas revoluciones por minuto con la menor oscilación posible. Y si esto fuera así, y el Stryd estuviera validado científicamente, no habría estudios en los que la potencia fuera más sensible a cambios en la cadencia y a otros factores biomecánicos que a la economía de carrera o coste calórico (Austin, Hokanson, McGinnis & Patrick, 2018). Siendo esto lógico debido a que la potencia está basada en la acelerometría.

Añadimos a esto que, el dato de potencia en carrera no es obtenido a través de un potenciómetro o medidor de vatios como en ciclismo, sino estimada a través de un complejo cálculo y suposiciones que, a través de diferentes fórmulas, proporciona este acelerómetro.

 

El potenciómetro Stryd

Antes de nada, decir que hablamos de Stryd, una de las marcas más famosas del mercado, por el único motivo de que es el predominante en la literatura científica y el más utilizado en atletas y triatletas élite.

 

 

 

La segunda versión del medidor de potencia Stryd (a diferencia del modelo pionero que era una banda de pecho), es una vaina similar a un podómetro con un sensor que incluye tres acelerómetros. Esto mide la aceleración del pie en tres direcciones durante la carrera: horizontal, vertical y lateral. Cobra especial atención la aceleración horizontal ya que es el objetivo principal de la carrera, intentando siempre maximizar la aceleración en el plano horizontal y minimizar en la medida de lo posible las aceleraciones en el plano vertical (oscilación vertical) y lateral (rotación de hombros, caderas, manos, codos, rodillas, y pies), aunque sin olvidar la importancia de registrar los movimientos laterales y verticales para optimizar la economía de carrera (EC). Por lo tanto, la potencia (P) es calculada con la masa (m) corporal en kilogramos (Kg), la aceleración (a) medida en metros por segundo (m/s2) y la velocidad (v) en metros por segundo (m/s). Una de las principales ventajas que aporta Stryd y su software es un cálculo en tiempo real de la potencia en carrera a través de datos de aceleración tridimensionales. En otras palabras, una retroalimentación o feedback inmediato para el deportista. Y añadiendo otros inconvenientes, aunque la fórmula básica explicada es simple, esto requiere de un complejo algoritmo para integrar la aceleración y las direcciones en una forma correcta y manera estable.

 

 

¿Qué fórmulas se emplean?

Algunas de estas fórmulas y algoritmos quedan explicadas en “The Secret of Running” de Van Dijk & Van Megen (2017). Este es el libro que aporta la base científica al entrenamiento con potencia en el que los datos se recogen con el propio Stryd, aunque con el modelo pionero (acelerómetro de banda de pecho), que junto a “Run with Power” de Vance (2016) completan la bibliografía científica de la potencia en carrera. Aunque, de la misma manera que con el libro correspondiente al ámbito del ciclismo “Entrenar con potenciómetro” de Allen y Coggan (2016), son escasas las referencias bibliográficas.

Van Dijk & Van Megen (2017) proponen un modelo completo de la física de carrera en el que se necesita saber cuánta potencia es necesaria para correr en diferentes condiciones. Obviamente, hay potencia adicional que es requerida para correr contra el viento, por lo que también es necesario saber la cantidad de potencia requerida para sobrepasar la resistencia del aire o “air resistance” (Pa). Además, correr contra la montaña también requiere potencia adicional, por lo que necesitamos saber la cantidad de potencia requerida para sobrepasar la resistencia a la montaña o “climbing resistance” (Pc). Y por supuesto señalar que correr en un terreno plano sin ninguna resistencia también requiere potencia, llamando a esta potencia requerida potencia de carrera o “running resistance” (Pr).

A modo de conclusión, podemos establecer que, en una situación de equilibrio, la potencia disponible del cuerpo humano debe ser igual a la suma de la potencia requerida para sobrepasar estas tres resistencias: la resistencia de carrera, la resistencia del aire y la resistencia de la montaña. Este modelo se expresa y desarrolla mediante la siguiente fórmula:
P= Pr + Pa + Pc

 

La resistencia de carrera (Pr = cmv)

Teóricamente, se puede calcular la cantidad de potencia (“Pr”, en vatios) requerida para sobrepasar la resistencia desde el coste específico de carrera (“c”, en Kj/Kg/Km), el peso del cuerpo (“m”, en Kg) y la velocidad (“v”, en m/s) del corredor, tal como se explica en la fórmula. Esta fórmula de la resistencia de carrera muestra cómo el requerimiento de potencia es directamente proporcional al peso corporal y a la velocidad. La resistencia de carrera se puede explicar de manera general, mostrando la relación de potencia en vatios (W) y velocidad en kilómetros por hora (Km/h). O de manera específica, es decir, mostrando la relación entre la potencia específica expresada en W/Kg y Km/h.

En el libro al que nos estamos refiriendo, se justifica que el coste energético específico (“c”, en KJ/Kg/Km), para el que se concluye que 0.98 KJ/Kg/km, es un valor que se puede usar para estos cálculos. En varios libros de texto y artículos científicos el coste específico de carrera está establecido con un valor estándar de 1 kcal por Kg de peso corporal por kilómetro; y siendo 1 Kcal igual a 4.184 julios y la eficiencia metabólica puede establecerse al 25%, esto sería equivalente a 4.184 x 0.25= 1.05 KJ/Kg/Km, por lo que este valor es levemente mayor a 0,98.

 

La resistencia del aire (Pa= 0.5ρcdA (v+vw)2v)

La potencia (“Pa”, en vatios) requerida para sobrepasar la resistencia del aire, depende de la densidad del aire (“ρ”, en Kg/m3), el factor de resistencia del aire (“CdA”, en m2), la velocidad (“v”, en m/s) y la velocidad del aire o “velocity wind” (“vw”, en m/s).

 

La resistencia de montaña (Pc= (i/100) mgv)

La resistencia de montaña depende de la inclinación (“i”, en %), el peso corporal (“m”, en Kg) y la velocidad (“v”, en m/s).

Una vez entendemos esto, podemos deducir que cuando se habla de “rFTPw” en carrera (“Running Functional Threshold Power”) o “Umbral de Potencia Funcional”, expresado en vatios (W), se habla de unos vatios estimados asociados a una determinada intensidad. Esto se puede calcular en la misma página web del dispositivo en lo que se denomina el “Power Center” si se hace empleando el Stryd, o teóricamente a través de un complejo modelo de cálculos. Se pueden cargar los datos de diferentes test para calcular el FTP y así estimar un determinado tiempo para un 5K o 10K. Estos test quedan explicados tanto en el manual teórico de Stryd como en el libro de Vance (2016), recogidos en la siguiente tabla resumen (tabla 1).

Tabla 1. Resumen del procedimiento para llevar a cabo el test y calcular el FTP en carrera para nuestro deportista
*FTP (Potencia de Umbral Funcional o Functional Threshold Power)

Conclusiones

A modo de conclusión, y encuadrando los conceptos de potencia en ciclismo y carrera en un deporte cíclico de resistencia como es el triatlón, debemos hacer una reflexión para todos los entrenadores que llevan a cabo una planificación de la temporada y cuantificación de la carga en este deporte a través Training Peaks®, el famoso software virtual basado en la metodología de Allen y Coggan (2006). De manera que, analizando el triatlón por disciplinas, sólo en la segunda (ciclismo) se pueden medir los vatios de manera válida y fiable a través de un potenciómetro (directa, objetiva y repetible); y si en las otras dos restantes (natación y carrera a pie) lo hacemos a través de velocidad crítica, estamos empleando la variable externa del “ritmo” en una plataforma en la que la variable principal o “gold standard” no es esa, sino la potencia. Lo mismo ocurre a la hora de cuantificar la carga.

Por todo esto, quizá hasta el momento, la potencia en carrera sea útil para complementar nuestros entrenamientos pudiéndonos ayudar a entender la mejora en la técnica de carrera. Esto es lo que demostraron Aubry, Power y Burr (2018) cuando evaluaron la potencia en carrera como métrica de entrenamiento para corredores élite y amateur. Concluyeron que en corredores amateur se podía asociar una mejora en los componentes mecánicos de la carrera cuando disminuía el tiempo de superficie de contacto, oscilación vertical y cadencia.

 

En los siguientes vídeos, Eduard Barceló explica cuál es funcionamiento del potenciómetro Stryd:

 

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Bibliografía:

– Allen, H., & Coggan, A. (2006). H. Training and Racing with a PowerMeter. Boulder, CO: VeloPress.

– Aubry, R. L., Power, G. A., & Burr, J. F. (2018). An assessment of running power as a training metric for elite and recreational runners. The Journal of Strength & Conditioning Research, 32(8), 2258-2264

– Austin, C., Hokanson, J., McGinnis, P., & Patrick, S. (2018). The Relationship between Running Power and Running Economy in Well-Trained Distance Runners. Sports, 6(4), 142.

– Cejuela, R., & Esteve-Lanao, J. (2011). Training load quantification in triathlon.

– García-Pinillos, F., Latorre-Román, P. Á., Ramírez-Campillo, R., Párraga-Montilla, J. A., & Roche-Seruendo, L. E. (2018). How does the slope gradient affect spatiotemporal parameters during running? Influence of athletic level and vertical and leg stiffness. Gait & posture.

– Marroyo, J. A. R., & López, J. G. (2015). Trabajo, potencia y energía. In Biomecánica básica aplicada a la actividad física y el deporte (pp. 149-172). Paidotribo.

– Van Dijk, H., & Van Megen, R. (2017). The Secret of Running: Maximum Performance Gains Through Effective Power Metering and Training Analysis. Meyer & Meyer Sport.

– Vance, J. (2016). Run with power: The complete guide to power meters for running.

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