Análisis de la biomecánica del pedaleo
	*Doctor Europeo en CC. de la Actividad Física y del Deporte Licenciado como número 1 de la promoción en CC. De la Actividad Física y del Deporte Licenciado en CC. Empresariales. Licenciado en Derecho. Diplomado en Fisioterapia Profesor de la Universidad Autónoma de Madrid **Doctora Europea en CC. de la Actividad Física y del Deporte Master en CC. de la Actividad Física y del Deporte Profesora de la Universidad de Alcalá y de la Universidad Complutense de Madrid Campeona de España de baloncesto	Antonio Monroy Antón antonio.monroy@uam.es Gema Sáez Rodríguez g.saez@uah.es (España)
	Resumen           En el mundo del ciclismo, existen diferentes teorías sobre cuál es la mejor forma de pedalear para ganar en eficiencia y reducir el esfuerzo. Las larguísimas etapas de las grandes rondas, así como las altas velocidades que se consiguen en algunas especialidades como el ciclismo en pista, han sido la motivación que ha llevado a cientos de estudiosos del tema a discutir acaloradamente sobre cuál debe ser la frecuencia de pedaleo, la forma del mismo y otros tantos detalles. En este artículo se expondrán las bases biomecánicas del pedaleo, sin intención de decantarnos por una u otra forma, sino simplemente para ahondar en el conocimiento de las fuerzas físicas que han de ser tenidas en cuenta antes de decidir qué forma de pedaleo conviene más a un ciclista.           Palabras clave: Ciclismo. Bicicleta. Potencia. Biomecánica. Fuerza.
	EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 16, Nº 163, Diciembre de 2011. http://www.efdeportes.com/

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1.     Introducción. Conceptos de pedalada, desarrollo y frecuencia de pedaleo

    Para comprender la biomecánica del pedaleo, previamente hay que conocer que la bicicleta está formada por muchos dispositivos mecánicos que cambian la magnitud o la dirección de la fuerza aplicada. Entre esos dispositivos se encuentran la polea y la palanca.

    La rueda dentada que forma los platos y piñones de la bicicleta es, básicamente, una polea. De igual manera, el pedalier es, en esencia, una palanca. Al aplicar las leyes de la Cinemática al conjunto formado por platos, piñones, pedalier, ruedas y cadena, se obtienen una serie de sencillas ecuaciones que permiten calcular todos aquellos parámetros de interés para el ciclismo como son la multiplicación, el desarrollo métrico y la velocidad.

    Se puede definir la pedalada en ciclismo como el movimiento efectuado cada vez que el ciclista consigue un ciclo completo de giro del pedal. En función de la rapidez de dicho ciclo, se podrá hablar de una mayor o menor frecuencia de pedaleo.

    El desarrollo, por su parte, para un determinado conjunto fijo de plato, piñón y rueda trasera, sería la distancia recorrida por la bicicleta en cada pedalada.

    El ciclista, al montar en bicicleta, siempre encuentra una frecuencia de pedaleo en la que se siente cómodo. El cambio de marchas o desarrollo utilizado permite mantener constantes de forma simultánea la frecuencia de pedaleo y el esfuerzo realizado a costa de la variación de velocidad, todo ello con independencia de la pendiente y el tipo de terreno.

    Es importante usar una cadencia de pedaleo adecuada no solo para aumentar el rendimiento deportivo, sino también porque lo contrario puede originar lesiones en las piernas, sobre todo en las rodillas. Los estudios realizados apuntan a una frecuencia óptima de entre 90 y 105 pedaladas por minuto, dependiendo del tipo de terreno, si bien pueden existir ligeras variaciones en función de las características personales del ciclista. En los intentos de superación del récord de la hora, donde la correcta frecuencia es fundamental, se suelen dar valores próximos a 105. Sin embargo, para las subidas a los puertos de montaña más duros, la cadencia idónea es de alrededor de 80 pedaladas por minuto (Padilla y Cuesta, 1996).

2.     Determinación del desarrollo según el número de dientes del plato y del piñón. Cálculo de la velocidad del sistema ciclista-bicicleta

    En ciclismo, se puede hablar de marchas largas y cortas, según la combinación de plato y piñón que se utilice. Una marcha será más corta cuanto menor sea la diferencia entre el número de dientes del plato y el número de dientes del piñón, es decir, cuando el plato es más pequeño y el piñón más grande. Por el contrario, si la diferencia entre el número de dientes del plato y del piñón aumenta, la marcha es cada vez más larga.

    Las marchas cortas se utilizan para terrenos donde el esfuerzo ha de ser mayor, como aquellos con un cierto grado de inclinación. Asimismo, es conveniente usarlas para poner en marcha la bicicleta y para circular por terrenos irregulares.

    Cuando se rueda en bicicleta con una determinada frecuencia de pedaleo y se encuentra un repecho hay que aumentar el esfuerzo si se quieren mantener constantes tanto la frecuencia de pedaleo como la velocidad. Si, en cambio, no se desea variar ni el esfuerzo ni la cadencia de pedaleo, se debe cambiar a una marcha más corta. En este caso, la velocidad disminuye.

    Al pasar a la situación inversa, es decir, una disminución de la pendiente o un terreno más firme, se pueden mantener constantes tanto la frecuencia de pedaleo como el esfuerzo; para ello basta con cambiar a una marcha más larga. Como contrapartida se consigue un aumento de la velocidad.

    El cambio de marchas, por tanto, es fundamental para mantener constante la frecuencia de pedaleo y, por consiguiente, el esfuerzo. Si esto se realiza, la única variación es el cambio de velocidad. En caso de que el terreno sea altamente irregular, con bajadas y subidas constantes, es conveniente disponer del mayor número posible de platos y piñones. De esta forma se pueden elegir los más adecuados en cada momento para mantener constantes tanto el esfuerzo como la cadencia de pedaleo a costa siempre de la variación de velocidad.

    Para precisar la longitud de una marcha es necesario introducir el concepto de multiplicación o relación de transmisión.

    La multiplicación (M) se define como el cociente entre el número de dientes del plato (N) y el número de dientes del piñón (n). Es decir:

    Y la relación entre el número de pedaladas por minuto (o frecuencia), f, y las vueltas que da la rueda trasera en el mismo tiempo, fR, viene dada por la ecuación:

    La ecuación anterior indica que la frecuencia de giro de la rueda trasera, fR, y del piñón conectado a ella, es igual al producto de la cadencia de pedaleo, f, por la multiplicación, M., de donde procede tal nombre. La frecuencia de giro de la rueda trasera es directamente proporcional a la cadencia de pedaleo; siendo la constante de proporcionalidad M.

    La fórmula para calcular la longitud de la rueda trasera es la sobradamente conocida:

    siendo R el radio de la rueda y D su diámetro.

    Así, se puede observar que el desarrollo (d) es igual a la longitud de la circunferencia de la rueda trasera (L) multiplicada por el número de vueltas que esta rueda da por cada pedalada (multiplicación, M):

    Para calcular el valor numérico del desarrollo se puede también acudir a las fórmulas siguientes que pueden demostrarse fácilmente a partir de las ecuaciones (1), (3) y (4):

    siendo R el radio y D el diámetro de la rueda trasera, respectivamente.

    En la última de las ecuaciones anteriores se observa que el desarrollo depende de tres variables: el número de dientes del plato (N) el número de dientes del piñón (n) y el diámetro de la rueda trasera (D). Se puede variar, por tanto, el valor del desarrollo (d) seleccionando bien el plato, bien el piñón, bien el diámetro de la rueda o cualquier combinación de dos de ellas o las tres a un tiempo. Normalmente el tamaño de la rueda trasera se deja fijo y se varía la multiplicación cambiando el plato o el piñón. Como el tamaño del plato (N) está en el numerador, cualquier incremento del número de sus dientes aumentará el desarrollo. Si, en cambio, aumenta el número de dientes, el piñón disminuirá la multiplicación.

3.     Fuerzas sobre el pedal. Pedaleo eficiente

    El esfuerzo que hace el ciclista cuando rueda con una determinada marcha y una cierta frecuencia de pedaleo puede tratarse como una magnitud física y cuantificarse al igual que se hace con varias como la multiplicación, el desarrollo métrico, la frecuencia de pedaleo y la velocidad. Desde el punto de vista de la Física, el esfuerzo que hace el ciclista es la fuerza total que tiene que aplicar a los pedales para vencer varias fuerzas que se oponen a su avance y que son de varios tipos:

• fuerza para superar los rozamientos internos de los mecanismos de la bicicleta

• fuerza para anular el rozamiento con el aire

• fuerza para superar la pendiente de la carretera

• fuerza para contrarrestar el rozamiento con el suelo.

    El correcto pedaleo para conseguir maximizar el rendimiento minimizando el esfuerzo incluye una serie de técnicas básicas respecto a la parte inferior del cuerpo y respecto al tronco.

    Respecto a la parte inferior del cuerpo, hay que tener en cuenta que el ciclista debe sentarse sobre toda la base del sillín, con las rodillas paralelas apuntando al frente. El pedaleo ha de ser circular, con movimiento de talones arriba y abajo.

    Si el ciclista se incorpora del asiento, ha de hacerlo de forma controlada y sobre todo cuando se enfrente a terrenos empinados.

    Respecto al tronco, los hombros deben estar hacia abajo, los codos ligeramente flexionados, relajados y cerca del cuerpo. Hay que intentar que el agarre del manillar sea ligero, que la cara esté relajada y que el tronco se mueva como un bloque y rítmicamente. Todo ello repercutirá en una mayor eficiencia del pedaleo.

4.     Acción muscular en el pedaleo

    En el pedaleo, al igual que en cualquier otra acción compuesta del cuerpo humano, existen distintos grupos musculares implicados.

    Así, en la fase de potencia, cuando una pierna empuja el pedal hacia abajo desde el punto más elevado, los extensores de la rodilla se contraen al mismo tiempo que los extensores de la cadera. Los flexores plantares, asimismo, sirven de apoyo añadido para empujar sobre los pedales. A medida que el movimiento del pedal continúa, los grupos musculares antagonistas a los antes mencionados se contraen para preparar a la pierna para la fase ascendente.

    Antes de poder utilizar los laboratorios de biomecánica con que se cuenta en la actualidad, se pensó que el uso de las correas para sujetar los pies a los pedales y más recientemente de los sistemas de pedales con trabas que fijan el pie del ciclista al pedal, permitiría que el ciclista tirara hacia arriba con el pedal opuesto al que está empujando hacia abajo. Sin embargo, investigaciones de laboratorio han mostrado posteriormente con precisión que la pierna que no está empujando está realmente siendo preparada para no perjudicar a la pierna que esta empujando y para quitarle carga. Un ciclista habilidoso es eficiente en ambas fases: aplicando más fuerza en el pedal que esta empujando mientras que a la vez descarga el pedal opuesto.

    El ciclismo se realiza principalmente sobre el plano sagital, en el que las articulaciones se flexionan y se extienden. Desde la perspectiva de la fuerza, por tanto, el ciclista deberá ejercitar aquellos grupos musculares mencionados previamente, que son los que trabajan flexionando y extendiendo la cadera, la rodilla y el tobillo.

    Los dos otros planos anatómicos que existen son el plano frontal y el plano transversal. Los músculos del tronco, la columna y de las extremidades superiores que funcionan en estos dos planos sirven para estabilizar los movimientos de la cadera, las piernas y los brazos. Con estabilización se consigue que el ciclista pueda ejercer más fuerza hacia los pedales, al tener la cadera, las piernas y los brazos una base estable contra la cual empujar y tirar a la vez que se pedalea.

Bibliografía

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• Padilla, S. y Cuesta, G.: “El ciclismo de élite”. Club Merck Magazine, nº 1, 1996.

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