Aplicaciones del Modelo de Potencia Crítica para el Seguimiento del Proceso de Entrenamiento

INTRODUCCION

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 4 dominios (Figura 1), a saber, dominio de intensidad moderada, hasta el primer umbral del lactato (lactate threshold), el dominio de alta intensidad, desde el primer umbral a la potencia crítica, el dominio de intensidad severa, desde la potencia crítica al VO2 máx., y el dominio de intensidad extrema, a intensidades por encima del VO2 máx. 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 VO2 máx. Naturalmente la utilización de sustratos energéticos también se modifica en cada dominio, y tenemos evidencia (Clark et al., 2019) 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 donde 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 VO2 máx. (pVO2 máx.).

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.

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

¿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 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”).

Uno 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 VO2 máx., 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.

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, % 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.

 

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 el 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:

  • Potencia (W) = W’/t + CP
  • Trabajo (J) = W’ + CP.t
  • 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 VO2 máx. (pVO2 máx.) 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 3 determinantes clave, a saber, CP, en el dominio submáximo, pVO2 máx., 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 este, entre las principales encontramos:

  • 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 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 estado de ánimo, afectación en el estado hormonal así como el metabólico, por tanto, valorando estas afectaciones el rendimiento del deportista que obtuviera 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.
  • 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 and Cox, 2012).
  • El nivel de calor puede afectar el rendimiento entre un 6-15 % si el deportista no está aclimatado, y por tanto para poder 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.
  • 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

  • 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 ej de 2, 5 y 12 min. Son test cortos, que no implican mucho tiempo, y que pueden ser realizados por atletas de todos los niveles.
  • De la crono de 5 minutos además es posible determinar pVO2 máx., métrica clave con la que además es posible determinar zonas de entrenamiento.
  • 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.
  • Tanto CP como W’ pueden ser determinadas incluso a partir de un solo test. Para estos 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.
  • 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.
  • 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 o ritmo crítico) y AWD o anaerobic work distance (distancia de trabajo “anaeróbico”).
  • Tener presente el estado psicobiológico así como los niveles de glucógeno y un estado de “frescura” a la hora de de realizar los tests.

 

Conclusiones

  • 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 VO2 máx., y hasta segundos a intensidades supramáximas por encima del mismo.
  • A través del seguimiento de las tres variables clave que analizamos, CP, pVO2 máx., y W’, que pueden determinarse a partir de 3 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.
  • 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.
  • 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 el rendimiento del deportista.

 

Autores

Lic. Facundo Ahumada

Master en Alto Rendimiento en Deportes Cíclicos

Founder Endurance Tool

Lic. Carles Tur

Master en Alto Rendimiento Deportivo y Fisiología integrativa

Dietista- Nutricionista

Lic. Manuel Sola Arjona

Entrenador de deportes de resistencia

Graduado en Ciencias del Deporte

Referencias

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 and Anni Vanhatalo. The maximal metabolic steady state: redefining the “gold standard”. (2019). Physiol. Rep, 7 (10), 2019.

Jones, A. M., & Vanhatalo, A. The ‘critical power’concept: applications to sports performance with a focus on intermittent high-intensity exercise. Sports Medicine. (2017).  47(1), 65-78.

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).

Periard, D, J,. Racianis, R,. Sawka, N, M. Adaptations and mechanism of human heat acclimation: Applications for competitive athlete and sports. Sacandinavian Journal and Science is Sports. 2015. Suppl1(25):20-38.

Poole, D. C., Burnley, M., Vanhatalo, A., Rossiter, H. B., & Jones, A. M. Critical power: an important fatigue threshold in exercise physiology. Medicine and science in sports and exercise.(2016).  48(11), 2320.

Saunders UP., Pyne B D., Gore J C. Endurance training at altitude. High Alt MEd Biol. Summer 2009; 10 (2): 135-48.

Stellingwerff, T,. Cox, R, G,. Systematic Review: Carbohydrate supplementation on exercise performance or capacity of varying durations. Appl Physiol Nutr Metab.2014. Sep; 39 (9): 998-1011.

Smith JC, Hill DW. Stability of parameter estimates derived from the power/time relationship. Can J Appl Physiol.(1993).;18:43–7.

Vanhatalo, A., Jones, A. M., & Burnley, M. Application of critical power in sport. International journal of sports physiology and performance.(2011). 6(1), 128-136.

 

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