Discutindo Potência – Parte II: O P.M.

O papo de hoje é sobre como a potência gerada e suada é medida. O dispositivo é apelidado de P.M. (abreviação do termo Power Meter, em inglês). Eu vou tentar guiá-lo sem muitos termos técnicos e caso haja alguma dúvida, sinta-se convidado à participar do nosso fórum sobre potência. Este post não é uma resenha de nenhum modelo específico, mas pode te ajudar a fazer uma boa escolha.


Os Locais de Medição de Potência

Para que o post não se estenda pela eternidade, eu vou limitar um pouco a conversa hoje à família dos medidores de potência (PMs) que usam extensômetros. Os outros modelos alternativos citados, mas serão analisados com mais detalhes em um outro momento. Todos os materiais deformam. É uma característica física dos corpos. As que tem capacidade de sofrer deformações reversíveis, são classificados como deformações elásticas. Também, a resistência a passagem de uma corrente elétrica é proporcional à área de seção transversal do material condutor (por isso que os fios para um chuveiro elétrico têm que ser de 4mm, no mínimo). Utilizando essas duas propriedades, é possível medir a deformação de um corpo, baseado em variações da corrente elétrica.

Um PM é um sensor que possui uma parte metálica (corpo de prova) cuja a curva de deformação mecânica é bem conhecida. Com esse conhecimento é instalado um transdutor extensômetro, conforme mostrado na Figura 1, o qual vai ter a sua corrente elétrica medida e comparada com uma curva de calibração.

Figura 1 – Transdutor Extensômetro [1].

Na bicicleta, os PMs podem ser instalados em diversas posições (ver Figura 2). Os primeiros medidores de potência (SRM e PowerTap) eram modelos instalados no cubo da roda traseira (A) e eixo do pedivela (B). Hoje, tanto a SRM quanto a SRAM (que adquiriu a PowerTap em abril do ano passado), possuem modelos que são instalados nos raios das coroas do pedivela (C), no braço do pedivela (D) e nos pedais ou entre o pedal e o braço do pedivela (E).

Figura 2 – Posições de instalação de um medidor de potência.

Ainda existe uma nova classe de medidores de potência, que são os reativos (ver Figura 3). Ou seja, eles utilizam algoritmos matemáticos para estimar a potência gerada, baseada em um dado de medição indireta. Eles utilizam métricas como a cadência, o peso, o gradiente de elevação, a pressão dinâmica do ar e a velocidade do conjunto bike/ciclista, para estimar a potência gerada. Estes tipos de PMs têm sido mais comuns ultimamente e trazem a necessidade de compreender as diferenças entre o que é ser preciso e o que é ser exato.

 

Figura 3 – Medidor de Potência PowerPod [2].

 

Seja mais preciso, Doctor!

O modelo que serve como benchmark para o mercado é o pedivela da SRM do movimento central. Sendo a empresa pioneira nesse produto, esse é ainda o modelo que apresenta a melhor precisão entre os demais concorrentes. Porém, não é apenas de precisão que se vive o mundo da medição de potência. É preciso distinguir a precisão da exatidão (acurácia). A Figura 4 nos ajuda a compreender o que é uma coisa e outra, de acordo com uma analogia representada por um alvo.

Imagine-se subindo em uma balança de banheiro para medir o seu peso (massa corporal), mas com um dígito após o ponto decimal. O valor correto de seu peso é de 105.0 kg. Esse valor de massa corporal é medido por células de carga instaladas nos pés de apoio da balança. Vamos assumir que existe um erro de medição associado que é aceitável. Assumimos valores com até 200 g (ou 0,2 kg) de diferença para mais ou para menos, como excelentes. Então, o/a ciclista vai subir na balança 10 vezes.

Se todas as vezes que você sobe na balança, o valor medido é bem próximo 85.0 kg (ilustração direita superior), essa balança é precisa, mas não é exata. O valor medido está viesado em -20.0 kg. Se no entanto, das dez vezes que a/o ciclista subiu na balança, ela mediu todos de forma diferente, mas ao redor de 103.0 kg e com variações de +/- 3 kg, podemos dizer que essa balança é imprecisa e inexata (ilustração esquerda inferior).

No entanto, se a balança mede 105.0 kg, dentro da variância de +/- 200 g em todas as medições, essa balança é tanto precisa quanto exata (ilustração esqueda superior). Sempre medirá seu peso em um intervalo confiável entre 104.8 kg e 105.2 kg. Isso traz o que chamamos de confiabilidade de medição. E o que é melhor? Ter uma balança precisa ou uma balança exata? O ideal seria ter uma balança que seja precisa e exata. E isso tem um custo, pois o equipamento precisa ser melhor e bem construído. Se eu tiver que escolher entre precisão e exatidão, com certeza irei optar por precisão, mesmo que viesada.

 

Figura 4 – Precisão vs. Exatidão (Acurácia) [2]

No meu entendimento, ter um PM preciso é muito mais importante que ter um PM exato, pois você pode comparar os seus resultados com você mesmo. Pode ser que o PM que você teve condições de comprar meça 300W, mas na verdade você gera um pouco menos, 280W. Se esse equipamento é consistente (preciso), essa diferença de 20W não importa para mais ninguém. Você saberá que consegue subir aquela ladeira fazendo 350W médios (que na verdade seria algo em torno de 330W médios). No final das contas, mesmo com essa diferença absoluta, a indicação de potência estará cumprindo o seu papel, se você souber quando está gerando mais ou menos potência para subir.

Note que essa minha opinião diverge da opinião do DC Rainmaker, citado aqui [2]. Quando seus objetivos forem medir potência e comparar-se aos demais, então a acurácia se torna mais importante. Nesse caso, para ciclistas entusiastas que tenham essa disponibilidade, um PM exato e preciso lhe dará condições de discutir melhor sua relação peso/potência em comparação com aquele cara que é uma carcaça-de-grilo e ganha todas as subidas no pedal domingueiro.

 

Vantagens e Desvantagens de Cada Tipo.

Quanto mais próximo do ponto que se gera toda a potência, melhor. Nesse aspecto, os PMs indicados pelas letras E, D e B na Figura 2 são os mais indicados. Alguns modelos também conseguem indicar o balanço de potência (bipodais). O PM instalado na gaiola vem ganhando mais modelos recentemente e sua precisão melhorou muito em relação aos seus modelos iniciais. O PM instalado no cubo da roda conta com uma perda pequena de medição, pois a eficiência da transmissão mecânica do conjunto (97-98%) é considerada.

As perguntas que realmente se deve fazer para essa escolha são: Como será o uso desse PM? Que tipo de instalação melhor se adequa à minhas necessidades e aos meus equipamentos? Se você tem o privilégio de ter mais de uma bicicleta e quer manter essa métrica em ambas, o PM deve ser facilmente removido e instalado sem muitos problemas.

Os medidores de potência reativos (Powerpod, iBike) e os de pedal são os mais indicados (Garmin Vector, PowerTap P2 ou Favero). Pode também usar o velho e confiável hub da PowerTap. A grande desvantagem desse modelo é que a roda precisa ser montada com ele, o que inviabiliza um pouco a montagem em rodas exclusivas. Mesmo assim, há no mercado alguns modelos de perfil alto para competição que vêm equipados com um hub PowerTap. Uma vez que a roda está montada, basta apenas trocar a roda traseira (desde que os grupos sejam compatíveis).

Os PMs de braço (Stages ou 4iiii Precision) tem evoluído muito e tem um valor mais acessível. Podem medir balanço de potência e tem sido a opção de muitos por causa de sua praticidade. A desvantagem é justamente ter que ser compatível com o modelo do pedivela. Finalmente, os medidores mais tradicionais, localizados no eixo do pedivela são mais caros e difíceis de manter. São os mais precisos e exatos que existem. São proprietários para uma marca de grupo, ou até mesmo o modelo de uma marca específica (SRAM, FSA, Shimano ou Campagnolo), e trocar a bateria pode ser um desafio.

 

E se eu não quiser um PM, existe alternativas?

Alguns sites trazem ótimos algorítimos que acertam bem os valores de potência média, mas  erram feio na potência instantânea. Esta é uma lista de sites a apps que podem te ajudar nessa escolha.

 

Como sempre, obrigado por sua atenção e paciência de nos ler. Aguardo seus comentários e suas sugestões. Um grande abraço!

 

Referências

[1] Michigan Scientific Corporation. 2020. What Is A Strain Gauge And How Does It Work? • Michigan Scientific. [online] Available at: <https://www.michsci.com/what-is-a-strain-gauge/?cn-reloaded=1> [Accessed 21 October 2020].

[2] Rainmaker, D., 2020. Powerpod In-Depth Review. [online] DC Rainmaker. Available at: <https://www.dcrainmaker.com/2016/03/powerpod-depth-review.html> [Accessed 22 October 2020].

[3] Martinez, A.L., 2004. Analisando os analistas: estudo empírico das projeções de lucros e das recomendações dos analistas do mercado de capitais para as empresas brasileiras de capital aberto (Doctoral dissertation).


Sobre o autor

Pedro Anselmo Filho, Ph.D. é engenheiro mecânico e professor, com doutorado em combustão pela Universidade de Cambridge e mestrado em energia aplicada pela Universidade de Cranfield. Leciona para os cursos de Engenharia Mecânica e Automação e Controle da Universidade de Pernambuco (UPE) e nos cursos avançados da Escola Americana do Recife. Pedala sem rodinhas desde os 4 anos e ciclista entusiasta que gosta muito de estudar sobre potência. Seu email para contato é pedro.anselmo.filho@gmail.com e clique aqui para ter acesso ao seu Strava ou ao seu canal no YouTube.

2 thoughts on “Discutindo Potência – Parte II: O P.M.

  1. Como sempre material de relevância e muito bem apresentado! Continue, postando pois ainda não entrei no mundo da potencia, mas gosto muito do aprendizado.

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