Aplicaciones del modelo de potencia crítica

Revista Sportraining
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Carles Tur, entrenador de alto rendimiento de atletas, triatletas y trail runners

Es Licenciado en Ciencias de Actividad Física y el Deporte, Graduado en Fisioterapia, Grado en Nutrición Humana y Dietética, Máster en Fisiología Integrativa. Entrenador de Alto Rendimiento, llevando en la actualidad a triatletas de la talla de Miquel Blanchart y Carlos López. Ha sido preparador físico en el CAR de Sant Cugat. Profesor colaborador en el Máster de triatlón del INEFC de Barcelona. Profesor colaborador de IEWG.

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El objetivo del presente artículo es analizar el modelo de potencia crítica, y de los indicadores de rendimiento que pueden determinarse en los diferentes dominios  de intensidad, y que brindan información valiosa al entrenador para el seguimiento  del proceso de entrenamiento.

En la actualidad hay consenso sobre la existencia de tres hitos fisiológicos que marcan el límite de lo que conocemos con fases, a saber: Fase 1 o LIT (low intensity  training), Fase 2 o ThT (thresold training), y Fase 3 o HIT (high intensity  training).

Por otro lado, en una revisión reciente de Andrew Jones y colaboradores (Jones et  al., 2019) se propone clasificar las intensidades en cuatro dominios (Figura 1), a  saber: 1) dominio de intensidad moderada, hasta el primer umbral del lactato  (lactate threshold); 2) el dominio de alta intensidad, desde el primer umbral a la  potencia crítica, 3) el dominio de intensidad severa, desde la potencia crítica al
VO2máx; y 4) el dominio de intensidad extrema, a intensidades por encima del  VO2máx. El tiempo que puede sostener cada intensidad (tiempo límite) disminuye  de manera marcada, desde las horas a las que es posible trabajar por debajo del  primer umbral, hasta unos pocos minutos o segundos en el dominio de intensidad  extrema por encima del VO2máx.

Naturalmente la utilización de sustratos energéticos también se modifica en cada  dominio, y tenemosevidencia (Clark et al., 2019) de que la disponibilidad de los  mismos (por ej.  glucógeno muscular) afecta tanto a la potencia crítica (CP) como a  la capacidad de  trabajo por encima de la misma (W’).

Recientemente se han publicado estudios (Galán-Rioja et al., 2020) en los que se  analizó la relación entre la potencia crítica e hitos fisiológicos como el VT1 (primer  umbral ventilatorio), el MLSS (máximo nivel de lactato en estado estable), el VT2  (segundo umbral ventilatorio) y el RCP (respiratory compensation point). Muy  recientemente también, Nimmerichter et al. (2020) compararon diferentes  métodos para la determinación de CP con test de campo en ciclismo. Por otro lado,  hay trabajos (Pinot y Grappe, 2014) en donde utilizando los datos de la curva de CP  se determina un indicador clave del rendimiento como la potencia en el  VO2máx (pVO2máx).

¿Qué es la potencia crítica (CP)?

El concepto de potencia crítica (CP) puede ser definido de tres maneras, al menos:

Funcionalmente, como la potencia más alta que un deportista puede sostener durante un periodo de tiempo muy largo sin fatiga, normalmente entre 40′ y 60′. Esta definición tiene un carácter teórico, ya que lógicamente siempre hay algo de fatiga.

Fisiológicamente, la CP se puede definir como la potencia más alta que  podemos sostener de forma estable a través del metabolismo oxidativo. Es el límite  entre el estado estable del organismo y el comienzo de la acumulación de fatiga  metabólica. Por ejemplo, en el ejercicio por debajo de la CP los valores de lactato en sangre, consumo de oxígeno, pH o H+ se mantienen estables, mientras que por  encima de la CP estos valores empiezan a aumentar exponencialmente con el  tiempo, llegando hasta el agotamiento del deportista (incapacidad de seguir  ejercitándose a ese mismo ritmo).

• Y matemáticamente, la CP deriva de la curva de potencia, velocidad o ritmo de un  deportista, que es una función hiperbólica donde tenemos la relación entre cualquier intensidad y el tiempo que el deportista es capaz de mantenerla. La  función resuelve dos parámetros:

1. La potencia crítica (la asíntota de la función)
2. La W’ (el trabajo que podemos realizar por encima de esta CP). Variable de la  que hablaremos más adelante en el artículo.

En base a los dominios de intensidad presentados por Jones et al. (2019) la CP  sería el punto de separación entre el dominio de alta intensidad («heavy») y el  severo («severe»).

Una de las grandes utilidades del concepto de CP es que integra todo el rango de  cambios fisiológicos que ocurren en el deportista durante el esfuerzo dentro de un  modelo coherente que tiene una gran utilidad teórica y también práctica.

Por ejemplo, en vez de ajustar las diferentes intensidades a parámetros  metabólicos con tendencias ligeramente diferentes como el lactato, la saturación  de  oxígeno o el VO2máx, ajustar la intensidad del ejercicio a través de la PC unifica  todo el conjunto de respuestas fisiológicas del deportista en su mayor  expresión: el rendimiento absoluto del conjunto.

Figura 1 Representación esquemática de la relación potencia-duración con referencia a los dominios de intensidad de ejercicio de intensidad moderada (área sombreada en naranja) y de intensidad alta o severa (área sombreada en rojo).W’: capacidad de trabajo anaeróbico, CP: potencia crítica, GET: primer umbral de lactato. Datos de Jones et al. (2019).
Figura 1 Representación esquemática de la relación potencia-duración con referencia a los dominios de intensidad de ejercicio de intensidad moderada (área sombreada en naranja) y de intensidad alta o severa (área sombreada en rojo).W’: capacidad de trabajo anaeróbico, CP: potencia crítica, GET: primer umbral de lactato. Datos de Jones et al. (2019).

 

También, debemos tener en cuenta algunas consideraciones para trabajar  correctamente con este modelo y no caer en errores:

• El modelo de CP describe, pero no explica, el rendimiento final del deportista. Es  un modelo con una sola dirección: podemos conseguir datos de potencia a través  del análisis o mejora de variables fisiológicas, pero no podemos extraer variables  fisiológicas (ejemplo, porcentaje de fibras utilizadas o contribución lipolítica al  ejercicio).

• El modelo de CP se extrae a través de los datos de mejores potencias para cada  duración determinada del deportista. Sin embargo, en la vida real casi nunca  vamos a tener una curva de potencia exacta, ya que cada punto de esta curva se  habrá conseguido en condiciones diferentes, a menudo submáximas. Por tanto,  está CP tendrá un margen de error, será más un rango que un punto fijo. Dejar un  5% de error puede ser una buena referencia a la hora de realizar conclusiones  (Poole et al 2019).

• La CP real puede cambiar de un día a otro según el estado de fatiga del deportista, motivación, nivel de glucógeno muscular o cualquier tipo de cambio ambiental en  las condiciones del ejercicio.

• Incluso, debemos tener en cuenta que la CP irá bajando a lo largo de la sesión  conforme vayamos acumulando fatiga, por lo que los modelos basados en los  mejores esfuerzos en condiciones ideales pueden fallar bastante cuando el esfuerzo  se hace en condiciones subóptimas (Smith, 1993).

 

Relación entre CP y otros hitos fisiológicos

En la actualidad, en los deportes de resistencia se utilizan varios hitos fisiológicos, y  métricas de rendimiento. Hemos analizado estas variables y determinantes del  rendimiento en artículos previos, y tal como hemos planteado, algunos son más  utilizados por los científicos del deporte, como los umbrales ventilatorios (VT1,  VT2, o RCP), el MLSS y la misma CP, mientras que otros son ampliamente  utilizados por los entrenadores, tales como la FTP. Así es importante para el entrenador entender las relaciones entre estos hitos fisiológicos y métricas de  rendimiento.

Galán-Rioja et al. (2020) realizaron una revisión meta-analítica para analizar la  relación entre CP e hitos fisiológicos como los umbrales ventilatorios, RCP y el   MLSS. Su estudio (ver la Figura 2) concluyó que CP está un 30% por encima del  VT1, 11% por encima del MLSS, 6% debajo del RCP y 21% debajo del VT2.

lento en el VO2. Datos de Galán-Rioja et al. (2020). Figura 2. Relación entre CP y otros hitos fisiológicos. A partir de CP se produce un dado componente lento en el VO2. Datos de Galán-Rioja et al. (2020).Figura 2. Relación entre CP y otros hitos fisiológicos. A partir de CP se produce un dado componente lento en el VO2. Datos de Galán-Rioja et al. (2020).

 

¿Cómo determinar CP y otros indicadores en  los dominios supramáximos, máximos y  submáximos?

Es importante tener en cuenta que el método utilizado para determinar CP puede  afectar al valor que obtenemos para este determinante clave del rendimiento así  como para W’, por lo tanto es importante tener esto en cuenta a la hora del  seguimiento de estas variables a lo largo del proceso de entrenamiento. Así, hace  unas pocas semanas Nimmerichter et al. (2020) utilizaron pruebas contrarreloj en  campo en ciclismo de 1, 4 y 10 minutos, así como de 2, 7 y 12 minutos, y  compararon 3 métodos diferentes para determinar CP y W’, utilizando las ecuaciones 1, 2 y 3:

    • 1. Potencia (W) = W’/t + CP
      2. Trabajo (J) = W’ + CP.t
  •           3. Potencia (W) = CP + W’ x (1/t)

Si bien las ecuaciones 1 y 3 son iguales, en el método 3 se grafica la potencia en  función de 1/t. El estudio concluyó que el mejor método es el correspondiente a la  ecuación 3, y utilizando tiempos de 2, 7 y 12 minutos. 

Pinot y Grappe (2014) analizaron datos de ciclistas profesionales y de alto nivel a  lo largo de un período prolongado de entrenamiento, y aplicando el método de  Peronnet-Thibault aplicado al ciclismo concluyeron en que la potencia en el  VO2máx (pVO2máx) coincide con la potencia media máxima de 5 minutos. Así, en base a la curva de potencia crítica, y teniendo un número suficiente de datos es  posible determinar tres determinantes clave, a saber: CP en el dominio  submáximo, pVO2máx en el dominio máximo, y W’ en el supramáximo.

Consideraciones fisiológicas para realizar cualquier test 

Cuando un entrenador pauta un test a cualquier deportista de fondo, debería tener presente diferentes variables fisiológicas, nutricionales o climáticas entre otras  que pueden afectar considerablemente el rendimiento de éste. Entre las principales  encontramos:

1. Modelo psicobiológico del deportista. Recientemente Kiely, J. (2012) publicó un  artículo realmente muy interesante sobre la afectación del estado biopsicosocial en  el rendimiento y asimilación de la carga de entrenamiento. Aplicando los  conocimientos que nos comenta en el citado artículo, uno de los aspectos que  consideramos más importantes a tener presente es que un excesivo estado de estrés  en el momento del test puede afectar al organismo con las siguientes  consecuencias fisiológicas: disminución del sistema inmune, peor coordinación  motora, disminución en factores cognitivos, afectación al estado de ánimo,  afectación en el estado hormonal así como el metabólico; por tanto, valorando estas  afectaciones el rendimiento que obtuviera el deportista en el test sería menor  del esperado. Un último aspecto a remarcar es que muchos deportistas a la hora de  realizar un test durante un entrenamiento se presionan demasiado y están  sometidos a un fuerte estrés, afectando su estado psicobiológico, por tanto, creemos oportuno que el entrenador deberá tener ciertas «herramientas» más allá  de los conocimientos fisiológicos para educar de manera docente a su deportista y  transmitirle tranquilidad para que pueda rendir de manera adecuada y no esté  sobrepasado por este estado transitorio de estrés, realizando así un test «válido» y  obteniendo una valoración objetiva de su rendimiento para poder aplicarla al  entrenamiento.

2. Niveles de glucógeno endógeno. Como hemos comentado anteriormente, es muy importante que cuando el deportista realice el test tenga los niveles endógenos de  glucógeno muscular y hepático altos, ya que si empieza el test con unos niveles más  bajos el rendimiento en cualquier test ya sea W’ o CP puede verse  comprometido (Stellingwerff y Cox, 2012).

3. El nivel de calor puede afectar el rendimiento entre un 6-15% si el deportista no  está aclimatado, y por tanto un factor fundamental será realizar una pertinente aclimatación. Independientemente de la aclimatación el entrenador deberá valorar con qué condiciones meteorológicas e índice WBGT ha realizado el test, ya que si la  temperatura es muy elevada los valores pueden estar afectados. 

4. Si el test está realizado en altitud. Otro factor fundamental será valorar si el  deportista ha realizado el test en altura o a nivel del mar, ya que la afectación en  niveles sobre el mar considerables puede reducir significativamente el rendimiento  del deportista.

Aplicaciones prácticas

1. En el caso del modelo de la potencia crítica, la determinación de las variables asociadas (W’ y CP) puede hacerse a partir de pruebas contrarreloj, por ejemplo de  2, 5 y 12min. Son test cortos, que no implican mucho tiempo, y que pueden ser  realizados por atletas de todos los niveles.

2. De la crono de 5 minutos además es posible determinar pVO2máx, métrica clave con la que además es posible determinar zonas de entrenamiento.

3. Si se analiza un período de tiempo más prolongado (3-6 meses), es posible  utilizar los valores medios máximos que el ciclista haya logrado en entrenamientos y competiciones para la modelación de métricas como CP.

4. Tanto CP como W’ pueden ser determinadas incluso a partir de un solo test. Para éstos deben realizarse 3 minutos «all out», saliendo a tope desde el primer  segundo. CP constituye la potencia promedio de los últimos 30 segundos, y W’, el  trabajo realizado por encima de CP. 

5. Es importante tener en cuenta que tanto CP como W’ pueden disminuir  significativamente a lo largo de un entrenamiento o competición. Uno de los  factores que permiten atenuar la disminución en CP es la ingesta de carbohidratos. 

6. Si bien el modelo de CP y W’ tiene gran aplicación al ciclismo, puede ser aplicado perfectamente a la natación y la carrera, donde los equivalentes de CP y W’ son CS o critical speed (velocidad crítica) y AWD o anaerobic work distance (distancia de trabajo «anaeróbico»).

7. Tener presente el estado psicobiológico así como los niveles de glucógeno y un  estado de «frescura» a la hora de realizar los tests. 

Conclusiones

1. Tanto en la propuesta de Fases de Stephen Seiler como la de dominios de  Andrew Jones, los hitos fisiológicos demarcan los límites entre las intensidades, desde las sostenibles por horas debajo del primer umbral (ventilatorio, o de  lactato), hasta minutos justo en el VO2máx, y hasta segundos a intensidades  supramáximas por encima del mismo.

2. A través del seguimiento de las tres variables clave que analizamos, CP,  pVO2máx y W’, que pueden determinarse a partir de tres test cortos (2, 5 y 12  minutos), es posible definir con exactitud zonas de entrenamiento, diseñar  entrenamientos con objetivos específicos y realizar también un seguimiento de la  respuesta del atleta al proceso de entrenamiento.

3. Es importante tener presente que a diferencia de lo que pensábamos, CP y W’ no son valores «rígidos», y pueden disminuir significativamente durante una sesión  de entrenamiento y competición.

4. El entrenador deberá tener presente el estado psicobiológico del deportista a la  hora de realizar el test, así como otros parámetros claves como: calor, niveles de  glucógeno endógeno, altitud, etc., ya que todos ellos pueden afectar de manera  significativa al rendimiento del deportista.

BIBLIGRAFÍA 

  • Clark IE, et al.Dynamics of the power-duration relationship during prolonged endurance exercise and influence of carbohydrate ingestion. J Appl Physiol (2019);  127 (3): 726-736.
  • Galán-Rioja Miguel Ángel, Fernando González-Mohíno, David C Poole, José Mª  González-Ravé.Relative Proximity of Critical Power and Metabolic/Ventilatory  Thresholds: Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med., (2020) doi:  10.1007/s40279-020-01314-8.
  • Jones Andrew M., Mark Burnley, Matthew I. Black, David C. Poole y Anni  Vanhatalo. The maximal metabolic steady state: redefining the «gold standard».  (2019). Physiol. Rep, 7 (10), 2019. 
  • Kiely, J. Periodization Theory: Confronting an Incovenient Truth. Sports Med. 2018. APR; 48(4): 753-764.
  • Nimmerichter Alfred, Bernhard Prinz, Matthias Gumpenberger, Sebastian Heider, Klaus Wirth.Field-Derived Power-Duration Variables to Predict Cycling Time-Trial  Performance. Int J Sports Physiol Perform. (2020). doi: 10.1123/ijspp.2019-0621.
  • Pinot J, Grappe F.Determination of Maximal Aerobic Power on the field in cycling.  J Sci Cycling. (2014).
  • Poole, D. C., Burnley, M., Vanhatalo, A., Rossiter, H. B. y Jones, A. M.Critical  power: an important fatigue threshold in exercise physiology. Medicine and science  in sports and exercise.(2016). 48(11), 2320.
  • Smith JC, Hill DW.Stability of parameter estimates derived from the power/time  relationship. Can J Appl Physiol. (1993).; 18: 43-7

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