¿Qué es lo que miden exactamente? ¿Cómo lo miden? ¿Cuáles son las implicaciones de los diferentes enfoques en la precisión / velocidad de obtener una buena medida?
Sería útil si alguien pudiera dar una respuesta que explicara cómo los medidores basados en el cubo como el PowerTap difieren de los medidores basados en la manivela como el Quarq que difieren de los otros.
Hay varios tipos diferentes de medidores de potencia en el mercado y cada uno de ellos mide algo ligeramente diferente para hacer sus estimaciones. Además, la forma en que miden lo que miden tiene implicaciones para su exactitud. A continuación discutiré lo que miden los principales modelos, cómo lo miden y las implicaciones para la exactitud.
La potencia es la tasa de trabajo (por lo que es necesario saber la cantidad de trabajo y el lapso de tiempo en el que se realiza ese trabajo), y el trabajo es una fuerza ejercida sobre una distancia, por lo que cada medidor de potencia tiene una forma diferente de medir esas fuerzas y, debido a las patentes, cada uno ha elegido medirlas en un “lugar” diferente. “Con la excepción del iBike, la mayoría de los medidores de potencia miden las fuerzas en algún lugar a lo largo de la transmisión: trabajando de atrás hacia adelante, el PowerTap (y el viejo Look MaxOne) mide en el buje trasero, los viejos sistemas Polares medidos a lo largo de la cadena, el Quarq, SRM, Rotor, y Power2Max miden en la araña del plato delantero, el nuevo Look/Polar y Garmin Metrigear (hasta ahora, anunciado pero no lanzado) miden en el eje del pedal, los (anunciados pero no lanzados) Brim Brothers miden en la cala del zapato, el Ergomo medido en el pedalier, y los Stages miden en la biela izquierda. El iBike mide de una manera completamente diferente, que se discute a continuación. Una consecuencia de la medición en varios puntos a lo largo de la cadena de transmisión es que las pérdidas de la cadena de transmisión se contabilizarán (o no) en un grado diferente; por ejemplo, un PowerTap normalmente se leerá más bajo que un SRM ya que uno está "aguas arriba” de la mayoría de las pérdidas de la cadena de transmisión mientras que el otro está “aguas abajo”. Esta diferencia es más una cuestión de definición que una cuestión de “exactitud” estricta (en el sentido de, “¿son los ingresos brutos o los ingresos netos una medida más "exacta” de los ingresos?“ A menos que se tenga un uso específico en mente, es difícil decir cuál es más "exacto”).
La mayoría de los medidores de potencia en el mercado utilizan bandas extensométricas, que son pequeñas tiras de lámina delgada cuya conductancia y resistencia eléctrica varía a medida que se deforman. Las bandas extensométricas se utilizan en muchas aplicaciones (como en puentes) y sus propiedades son bien conocidas. En general, las bandas extensométricas se combinan en una “roseta” o “puente de Wheatstone” para producir más precisión y exactitud (más bandas extensométricas suelen producir mejores resultados), y, cuando funcionan correctamente, el Power Tap, el Quarq y el SRM suelen tener una exactitud de un par de por ciento (y, lo que es igual de importante, con alta precisión); esto se ha verificado tanto estáticamente (utilizando pesos conocidos colgados de la manivela) como dinámicamente (utilizando un gran tambor rodante motorizado en un laboratorio). Las fuerzas se combinan entonces con una medida de velocidad angular o velocidad para obtener energía. Una virtud de las bandas extensométricas es que el cambio de resistencia puede medirse incluso cuando el dispositivo está parado, de modo que el ciclista puede medir la precisión de los medidores de potencia basados en bandas extensométricas en su casa colgando pesos de una masa conocida de la manivela. Sin embargo, un problema común con el enfoque de las bandas extensométricas es que pueden ser sensibles a los cambios de temperatura y, por lo tanto, deben “ponerse a cero” antes (y a veces, durante) los recorridos. El antiguo talón de Aquiles de Look MaxOne era la impermeabilidad, no las bandas extensométricas o el método de medición. Por ejemplo, la Power2Max original (y el antiguo modelo SRM “Amateur” descontinuado) utiliza menos bandas extensométricas que los actuales modelos PowerTap, Quarq o SRM, y los informes de los usuarios (posteriormente admitidos por el fabricante) demostraron que era más sensible a la deriva de la temperatura durante un paseo que esos otros. El Power2Max fue rediseñado y actualizado a finales de 2012 y los informes indican que el problema de la temperatura ha sido abordado en gran medida. Una de las características reclamadas de las Etapas es que está diseñada en torno a la compensación automática de temperatura - a principios de 2013 esta reclamación todavía está siendo evaluada por los usuarios y es demasiado pronto para saber si su enfoque hace lo que reclama.
El antiguo medidor de potencia Polar medía la fuerza transmitida a lo largo de la cadena por la tensión de la cadena, e incluía un sensor de velocidad de la cadena para obtener el trabajo total. En una cadena, una mayor fuerza transmitida a lo largo de la cadena da como resultado una mayor tensión, y la tensión puede ser medida por la frecuencia de resonancia del objeto (por ejemplo, arrancar un radio de alta tensión con la uña produce un tono de alta frecuencia mientras que arrancar un radio suelto produce un tono bajo). Como un aparte histórico, el prototipo de prueba de concepto para el sensor de tensión de la cadena polar fue la pastilla de una guitarra eléctrica. El sensor de velocidad de la cadena encajaba en una de las ruedas del desviador y podía contar los “impulsos” en el campo magnético a medida que pasaban los remaches de la cadena; como los remaches de la cadena están a una distancia conocida, la velocidad de la cadena se calculaba fácilmente. En cuanto a la precisión, cuando el Polar funcionaba bien, era muy bueno; sin embargo, cuando no lo hacía era muy travieso en realidad. Peor aún, a menudo era difícil saber cuándo estaba siendo travieso. La caída del antiguo medidor de potencia polar fue triple: 1) la El sensor de tensión de la cadena debía estar cerca de la cadena, lo cual era difícil de lograr ya que a veces la cadena debía estar en el aro grande o pequeño o en el piñón trasero grande o pequeño; 2) el sensor de velocidad de la cadena a veces se desbordaba y daba lecturas de velocidad falsas; y 3) una resistencia a la intemperie incompleta en parte debido a los cables expuestos y a una “vaina” mal sellada.
El medidor de potencia basado en el pedalier del Ergomo utilizaba un sensor óptico y una serie de “agujeros de visión” para medir la torsión en el pedalier. Una característica extraña de este diseño es que sólo podía medir la fuerza (de torsión) que viajaba a través del pedalier; por lo tanto, sólo medía la potencia aportada por la pierna izquierda: para obtener la potencia total duplicaba la contribución de la pierna izquierda. Junto con la dificultad de instalar y calibrar el Ergomo (tenía que ser instalado exactamente así), esta dependencia de la simetría bilateral entre las piernas fue la sentencia de muerte para el Ergomo. El medidor de potencia de Stages mide de manera similar la fuerza por deformación en la manivela izquierda, y dobla la “izquierda” para llegar a una estimación de la potencia total. La investigación con pedales de fuerza instrumentados muestra que la asimetría bilateral en la producción de energía entre las piernas derecha e izquierda es la norma - peor aún, la investigación muestra que la asimetría puede cambiar con el nivel de esfuerzo. Sin embargo, algunos ciclistas están dispuestos a aceptar esta inexactitud e imprecisión inherentes.
Debido a que ni los antiguos medidores de potencia Polar ni Ergomo utilizaban bandas extensométricas, su exactitud y precisión no podían ser comprobadas estáticamente en el campo por el ciclista; sólo podían ser comprobadas dinámicamente (o contra otro medidor de potencia conocido y calibrado).
Se rumorea que los medidores de potencia de pedal o de cala de pedal no publicados de Garmin Metrigear y Brim Brothers utilizan sensores piezoeléctricos y acelerómetros de estado sólido en lugar de bandas extensométricas de lámina, pero hasta que lleguen al mercado todas las afirmaciones sobre precisión o exactitud deben tomarse con granos de sal. Un problema interesante en el diseño de un medidor de potencia basado en el pedal o en las calas es que hay que conocer la dirección de la fuerza y la posición del eje del pedal: por ejemplo, si se añade una fuerza descendente en la parte inferior de la carrera del pedal, eso es una fuerza desperdiciada ya que no ayuda a mover la manivela en la dirección correcta; del mismo modo, si se presiona (aunque sea ligeramente) en la carrera ascendente, eso anulará parte de la fuerza ejercida por la otra pierna en su carrera descendente. Por lo tanto, el seguimiento de los diversos vectores de fuerza es clave para obtener una precisión y exactitud fiables. En cierta medida, el medidor de potencia de Stage también puede ser ocasionalmente susceptible a un problema relacionado: el Stages utiliza un acelerómetro de estado sólido en el pedal (similar a los acelerómetros de estado sólido que se pueden encontrar en los teléfonos inteligentes) para determinar su posición. Los primeros modelos de producción de los Stages estaban plagados de mediciones imprecisas de la posición del pedal, por lo que la velocidad del pedal también era imprecisa - y esto repercutió en la precisión de las estimaciones finales de potencia.
El medidor de potencia Look/Polar, recientemente lanzado (a partir de enero de 2012), utiliza bandas extensométricas dispuestas a lo largo del eje del pedal, y cada pedal debe ser cuidadosamente instalado para que los pedales sepan en qué dirección se aplican las fuerzas - se suministra una herramienta especial con los pedales para ayudar a la orientación. Para simplificar la conversión de las fuerzas medidas en valores de par, el pedal Look/Polar permite el uso de sólo cuatro longitudes de manivela diferentes: 170mm, 172,5mm, 175mm y 177,5mm. Las bielas de menos de 170mm no se soportan actualmente. Un pedal es el “maestro” y el otro es el “esclavo”; el pedal esclavo transmite información al maestro, que a su vez agrupa los datos de ambos pedales y los envía a la unidad central. Por el momento, el pedal Look/Polar utiliza su propio protocolo de transmisión y ningún otro fabricante ha firmado todavía para proporcionar unidades de cabeza compatibles. Los primeros informes sobre los nuevos pedales Look confirman que la orientación de los pedales es crítica: debido a que el eje de un pedal es pequeño, un pequeño error absoluto de alineación puede ser un gran error relativo en su orientación angular.
El iBike adopta un enfoque completamente diferente: calcula la potencia de forma indirecta. Es decir, necesitas una cierta cantidad de potencia para superar los cambios de energía potencial (subiendo o bajando), para los cambios de energía cinética (acelerando o desacelerando), para superar la resistencia aerodinámica (incluyendo el viento) y la resistencia al rodaje, así que si conoces la velocidad del suelo, gradiente, velocidad del viento, su masa total (usted más la bicicleta y todo el equipo) y luego combinado con las estimaciones de los coeficientes de resistencia al rodamiento (Crr) y de resistencia aerodinámica y área de superficie frontal (CdA o área de resistencia) puede calcular la potencia total (ver, por ejemplo, aquí ). En esencia, los otros medidores de potencia en el mercado se centran en la “ecuación del lado de la oferta” midiendo la potencia suministrada por el ciclista en algún punto del tren de tracción; el iBike se centra en el “lado de la demanda” midiendo la potencia exigió mover la moto contra el viento, la pendiente y otras fuerzas de arrastre. En condiciones normales, esto puede ser bastante (quizás incluso sorprendentemente) exacto, aunque la precisión de la potencia estimada de esta manera no es tan buena – el iBike asume que el área de arrastre aerodinámico (alias CdA) es constante, de modo que si el ciclista cambia de posición (por ejemplo, moviéndose de las caídas a la parte superior de la barra) o si la velocidad del viento difiere porque el ángulo de guiñada cambia, la estimación de la potencia estará apagada. En general, se ha demostrado que el iBike es bastante preciso para las subidas de colinas; menos para los recorridos de rodaje o para montar en un paquete, por lo que la precisión general dependerá de la mezcla exacta de los recorridos realizados y de la variabilidad en la dirección del viento. Al igual que el viejo Polar y el Ergomo, que no se basa en un medidor de tensión, el iBike no puede ser comprobado estáticamente en cuanto a su exactitud o precisión; peor aún, tampoco puede ser comprobado en un equipo dinámico en un laboratorio, ya que depende de la pendiente y la velocidad del viento. Se han realizado comprobaciones del iBike en el campo cuando los ciclistas han montado otro medidor de potencia en la misma bicicleta y han comparado los dos flujos de datos.
Ha habido algunas comparaciones “simultáneas” de la precisión del medidor de potencia cuando un ciclista montaba dos o más medidores de potencia en la bicicleta y hacía paseos estructurados o no estructurados. Puedes ver una de esas comparaciones de “Rosetta Stone” aquí y aquí .
En general, todos los medidores de potencia comercialmente lanzados han sido precisos (y a veces precisos) cuando están recién ajustados y funcionando en condiciones ideales. Sin embargo, las condiciones no siempre son ideales y las piezas se dañan, se ensucian y se deterioran. Si la precisión y la exactitud son importantes, entonces la precisión de “diseño” (ya sea basada en bandas extensométricas, sensores ópticos, sensores magnéticos o sensores de velocidad del viento) es sólo la mitad de la batalla: igualmente importante es la capacidad de verificar un medidor de potencia en casa para poder saber cuándo están apagados.