Este texto es un resumen del artículo Biomechanical aspects of Human Performance in Swimming de Huub Toussaint y Martin Johannes Truijens.
Introducción
La natación competitiva requiere años de arduo entrenamiento para mejorar factores clave que determinan el rendimiento, como la técnica, la coordinación, la fuerza y la capacidad aeróbica. Este documento explora dos aspectos fundamentales de la natación: la biomecánica y la energética.
Biomecánica de la Propulsión
Uno de los principales factores que influyen en el rendimiento de la natación es la resistencia o arrastre que experimenta el cuerpo al moverse a través del agua. Esta resistencia se debe a la viscosidad del agua, la turbulencia detrás del nadador y, en la superficie, la resistencia por la formación de olas.
Durante mucho tiempo, se pensó que la propulsión en la natación se generaba de manera similar a la propulsión de un remo, empujando el agua hacia atrás. Sin embargo, estudios posteriores demostraron que las fuerzas propulsivas en la natación se componen de fuerzas de sustentación (lift) y de arrastre (drag) generadas por la mano y el antebrazo.
La investigación reveló que los nadadores utilizan movimientos complejos de “escultura” con las manos, cambiando constantemente el ángulo de ataque para combinar las fuerzas de sustentación y arrastre en una fuerza propulsiva en la dirección del movimiento. Estos hallazgos sugieren que las fuerzas de sustentación desempeñan un papel importante en la propulsión.
Sin embargo, estudios recientes indican que el enfoque cuasi-estacionario utilizado para modelar las fuerzas hidrodinámicas puede tener deficiencias, ya que ignora efectos dinámicos como el desprendimiento de vórtices y la entrada en pérdida dinámica (dynamic stall). Estos efectos inestables podrían aumentar significativamente las fuerzas de sustentación, al igual que ocurre en el vuelo de insectos.
Energética de la Natación
Además de la biomecánica, la energética también desempeña un papel crucial en el rendimiento de la natación. La energética se refiere a la cantidad de energía que el nadador necesita producir para superar la resistencia al agua y generar propulsión.
Para vencer la resistencia al agua, el nadador debe realizar un trabajo mecánico externo. Sin embargo, parte de la energía también se pierde en forma de energía cinética transferida al agua desplazada durante la propulsión. Esta pérdida de energía cinética es significativa, incluso para nadadores de élite.
La eficiencia propulsora es un concepto clave que relaciona la potencia necesaria para superar la resistencia al agua con la potencia mecánica total producida por el nadador. Estudios han encontrado que incluso los nadadores de élite tienen una eficiencia propulsora de alrededor del 60%, lo que significa que el 40% de la energía se pierde en la transferencia de energía cinética al agua.
Uno de los factores que afectan la eficiencia propulsora es el área de la superficie propulsora, es decir, el tamaño de las manos. Manos más grandes permiten empujar una mayor masa de agua con una velocidad menor, reduciendo las pérdidas de energía cinética y mejorando la eficiencia propulsora.
Modelos de Balance Energético
El documento presenta un modelo de balance energético que relaciona el gasto energético con la velocidad de natación, la resistencia al agua, la eficiencia propulsora y la eficiencia bruta (conversión de energía metabólica a mecánica). Este modelo sugiere que el gasto energético aumenta con el cubo de la velocidad a velocidades superiores a 1 m/s.
El modelo también incorpora las contribuciones de los sistemas energéticos aeróbico y anaeróbico, modelados con funciones exponenciales dependientes del tiempo. Esto permite predecir los tiempos de rendimiento en diferentes distancias en función de las capacidades aeróbica y anaeróbica individuales del nadador.
Los cálculos del modelo respaldan la validez de la “velocidad crítica de natación” como una medida de la capacidad aeróbica, pero sugieren que la “capacidad de natación anaeróbica” no refleja realmente la capacidad anaeróbica máxima del nadador.
Importancia de la Técnica y el Entrenamiento
El documento destaca la importancia de comprender los factores mecánicos y energéticos que influyen en el rendimiento de la natación. La técnica de propulsión, la coordinación de los movimientos y la eficiencia propulsora son aspectos clave que deben abordarse en el entrenamiento.
Además, el desarrollo de las capacidades aeróbica y anaeróbica a través de un entrenamiento específico es fundamental para optimizar el rendimiento en las diferentes distancias de competición. El documento analiza cómo cambios en estas capacidades afectan el rendimiento en diferentes distancias.
Por otro lado, se resalta la necesidad de una mejor comprensión de la dinámica de fluidos involucrada en la propulsión de la natación. Esto permitiría desarrollar pautas para mejorar la generación de empuje y reducir las pérdidas de energía, optimizando así la eficiencia propulsora.