Análisis del efecto en la cinemática de la salida de natación de los cambios recientes en el diseño de poyetes de salida

Resumen

La salida es el primer elemento técnico de una prueba de natación; permite a los nadadores entrar en el agua más rápido que la velocidad media de nado y a pesar de que es la fase más corta y más rápida, una salida efectiva es esencial para el éxito de una prueba de natación. A lo largo de la historia los nadadores han utilizado diversas técnicas de salida. Hoy en día la más popular es la salida de atletismo con apoyo posterior debido a las grandes ventajas que proporciona frente a técnicas anteriores. Esta salida está caracterizada por una posición asimétrica de los pies en el poyete. En ella un pie se coloca adelantado en el borde anterior del poyete mientras que el otro pie se coloca sobre una superficie estable ubicada en el borde posterior del poyete. Esta superficie llamada comúnmente apoyo posterior puede desplazarse en diferentes posiciones dependiendo de las preferencias de los nadadores aumentando su estabilidad en el momento de la salida y permitiéndoles desarrollar mayores niveles de fuerza. En el estudio biomecánico de las salidas de natación han sido muchas las variables que se han incluido con el objetivo de determinar las ventajas o características que debe tener una determinada técnica para mejorar el rendimiento total de las pruebas de natación. Entre todas estas variables, el momento angular es considerado un factor importante para el óptimo rendimiento de las salidas debido a su influencia sobre la posición del cuerpo de los nadadores en el instante de la entrada en el agua y por lo tanto sobre el rendimiento sobre la posterior fase subacuática. A pesar de su relevancia, son muy pocos los estudios que incluyen resultados del momento angular y ninguno el que evaluó el desarrollo del momento angular durante la fase de poyete, la fase de vuelo y la fase de deslizamiento en una salida de natación. Por este motivo, el principal objetivo de esta tesis es estudiar el posterior centrándonos principalmente en las ventajas que el momento angular y la rotación del cuerpo proporciona a esta salida. La tesis que se presenta se divide en diferentes partes. En primer lugar se desarrolla una introducción general donde se resume la historia, evolución y relevancia de las salidas de natación y donde se realiza una breve descripción de las bases teóricas del momento angular. A continuación la tesis se divide en dos capítulos. El objetivo general del Capítulo 1 es determinar las claves para la mejora de la salida de atletismo con apoyo posterior. El Capítulo 2 se centra en el análisis biomecánico del desarrollo del momento angular alrededor del eje transversal del cuerpo desde la señal de salida hasta la fase de deslizamiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Cada uno de estos capítulos fue dividido en dos secciones. La sección 1.I (Capítulo 1) está centrada en el análisis de las ventajas que la salida de atletismo con apoyo posterior proporciona en el poyete y fase de vuelo en comparación con la salida de agarre. En este capítulo se demuestra que la principal ventaja de la salida de atletismo con apoyo posterior radica en el incremento del desarrollo de fuerza en el poyete en un periodo de tiempo más corto. En esta sección también se incluye una evaluación de la relación entre las variables involucradas en la fase de poyete y fase de vuelo con el objetivo de determinar las formas de mejorar el rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Fue concluido que tiempos de vuelo más largos y un menor desplazamiento de la pierna atrasada durante la fase de poyete incrementa la rotación del cuerpo durante la fase de vuelo. Como consecuencia, el descenso de la velocidad horizontal producido en la entrada en el agua se reduce dando lugar a un mejor rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Posteriormente, en la sección 1.II (Capítulo 2) se realiza una comparación de la mecánica de rotación en el poyete y durante la fase de vuelo entre la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de agarre. Este estudió reveló que la principal rotación producida durante la fase de vuelo de la salida de atletismo con apoyo posterior es consecuencia del desplazamiento de la pierna adelantada la cual realiza un movimiento ascendente para juntarse con la pierna atrasada. Por el contrario, en la salida de agarre la rotación del cuerpo es principalmente desarrollada por un desplazamiento descendente del tronco. Fue concluido que aunque ambas estrategias de rotación proporcionan un rendimiento similar en la entrada en el agua, las ventajas temporales que la salida de atletismo con apoyo posterior obtiene en el poyete la hacen una salida superior. El momento angular es una de las variables más importantes en el rendimiento de las salidas. El impulso angular desarrollado en el poyete determina la cantidad de rotación del cuerpo que se realiza durante la fase de vuelo. En la sección 2.I (chapter 2) fue determinado que un incremento del momento angular depende del ángulo de la rodilla en la posición de salida. Un ángulo de aproximadamente 140° y un ángulo de los hombros de 80° durante toda la fase de poyete ha sido relacionado con un incremento del momento angular desarrollado durante la fase de poyete y por lo tanto con un mejor rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Además de un momento angular mayor, una mayor fase de vuelo es necesaria para desarrollar una mayor rotación del cuerpo permitiendo a su vez un mayor descenso de los valores de momento angular después de la entrada de los pies en el agua. La sección 2.II (capítulo 2) indicó que mayores valores negativos de momento angular después de la entrada de los pies en el agua están relacionados con la ejecución de una patada subacuática lo cual reduce la pérdida de velocidad horizontal durante la fase de deslizamiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Para finalizar la tesis se incluye una sección de las conclusiones generales así como las limitaciones y futuros estudios y las aplicaciones prácticas extraídas de los principales resultados de esta tesis. R.2. Introducción (Correspondiente a General Introducción) LAS SALIDAS DE NATACIÓN El rendimiento de la salida de natación es cuantitativamente medido por el tiempo que transcurre desde que se da la señal de salida y hasta que la cabeza de los nadadores cruzan la línea imaginaria de los 10 m (Arellano, Brown, Cappaert, & Nelson, 1994) o los 15 m (Cossor & Mason, 2001; Issurin & Verbitsky, 2002) o los 15 m. El tiempo invertido en una salida de natación representa aproximadamente el 0.8-21.6% del tiempo total de una prueba de natación, siendo este porcentaje menor cuanto más larga es la prueba (Mason & Cossor, 2000). Sin embargo y a pesar de su relativamente pequeña contribución al rendimiento total de una prueba, una óptima ejecución de la salida es esencial para obtener un buen rendimiento total, especialmente en pruebas cortas. Previamente ha sido demostrado que una mejora de la salida puede suponer una reducción mínima de 0.10 s sobre el tiempo total de una prueba (Maglischo, 2003). En este sentido y teniendo en cuenta que a menudo la diferencia de rendimiento entre los nadadores suele estar determinado por 0.01 s, una salida efectiva puede suponer el éxito o el fracaso de la prueba. Así mismo, en diferentes análisis de la competición realizados a lo largo de los años se ha determinado que un menor tiempo de salida supone un menor tiempo total de la prueba tanto en distancias cortas (50-100 m) como en distancias más largas (800-1500 m) (Arellano et al., 1994; Arellano et al., 2001; Mason & Cossor, 2000; Mason et al., 1998; Thompson, Haljand, & MacLaren, 2006). Debido a la influencia de las salidas en el rendimiento total de las pruebas de natación, a lo largo de los años se han ido desarrollando diferentes técnicas con el objetivo de encontrar aquella que mayores ventajas proporcionase a los nadadores. Una de las técnicas más populares fue la salida de agarre, utilizada en competiciones internacionales desde el 1972 hasta el 2009. En esta salida los nadadores colocaban sus pies en una posición paralela en el borde anterior del poyete con una separación similar a la del ancho de los hombros. Las rodillas y caderas estaban flexionadas de tal forma que las manos pudiesen agarrarse al borde anterior del poyete. Otra de las técnicas más utilizadas por los nadadores en competición fue la salida de atletismo desarrollada en 1973. La principal característica de esta técnica es la posición asimétrica de los pies en el poyete de salida, en la cual un pie se coloca en la parte anterior del poyete mientras que el otro se coloca en la parte posterior. Al igual que en la salida de agarre, las rodillas y caderas están flexionadas de tal forma que permita a la manos agarrarse al borde frontal del poyete. A pesar de las diferencias visibles entre la salida de agarre y la salida de atletismo, los resultados de los diferentes estudios biomecánicos realizados para determinar las ventajas de una sobre la otra fueron contradictorios (Ayalon, Van Gheluwe, & Kanitz, 1975; Blanksby, Nicholson, & Elliot, 2002; Counsilman, Counsilman, Nomura, & Endo, 1986; Holthe & McLean, 2001; Issurin & Verbitsky, 2002; Jorgić et al., 2010; Krüger, Wick, Hohmann, El- Bahrawi, & Koth, 2003; Mason, Alcock, & Fowlie, 2007; Thanopoulos et al., 2012; Vantorre, Seifert, Fernandes, Vilas-Boas, & Chollet, 2010; Zatsiorsky, Bulgakova, & Chaplinsky, 1979) lo que dio lugar a que ambas técnicas coexistiesen durante más de cuarenta años. En 2009, la aprobación por parte de la Federación Internacional de Natación (FINA) (FR.2.7. Starting platforms en la normativa de la FINA) del uso de un nuevo poyete de salida dió lugar a la aparición de una nueva técnica, la salida de atletismo con apoyo posterior. Estos nuevos poyetes de salida están provistos de un soporte colocado en la parte posterior del poyete que permite a los nadadores adoptar la misma posición que en la salida de atletismo añadiendo un apoyo para el pie atrasado. Además, este soporte puede colocarse en cinco posiciones diferentes en función de sus preferencias. Como consecuencia de esta modificación en los poyetes de salida, diversos estudios biomecánicos demostraron que con esta nueva técnica los nadadores eran capaces de incrementar los niveles de fuerza desarrollados en el poyete observando mayores picos de fuerza vertical y horizontal, una mayor fuerza horizontal media y una mayor aceleración y velocidad tanto horizontal como vertical en el momento del despegue del poyete respecto a la salida de atletismo (Biel, Fischer, & Kibele, 2010; Honda, Sinclair, Mason, & Pease, 2010; Ozeki, Sakurai, Taguchi, & Takise, 2012). Además, fue demostrado que este soporte permite desarrollar mayores niveles de fuerza explosiva, lo cual incrementa la velocidad horizontal obtenida en el momento del despegue sin que esto suponga un aumento del tiempo que los nadadores están sobre el poyete (Biel et al., 2010; Honda et al., 2010; Ozeki et al., 2012; Slawinski et al., 2010). Estos mayores valores de velocidad horizontal obtenidos en el despegue del poyete permite a los nadadores recorrer mayores distancias durante la fase de vuelo en un tiempo más corto respecto a la salida de atletismo (Beretić, Durović, & Okičić, 2012; Nomura, Takeda, & Takagi, 2010; Ozeki et al., 2012) lo cual finalmente da lugar a grandes ventajas en el tiempo a los 5, 7.5, 10 y 15 m (Beretić et al., 2012; Biel et al., 2010; Honda et al., 2010; Ozeki et al., 2012). Para una óptima evaluación biomecánica de las salidas de natación, éstas son comúnmente divididas en: fase de poyete (tiempo entre la señal de salida y el instante donde los pies del nadadores dejan el poyete), fase de vuelo (lapso de tiempo entre que los pies de los nadadores abandonan el poyete y el primer contacto con las manos), fase acuática (tiempo entre el primer contacto de los nadadores con el agua y el instante donde comienza la primera patada y/o brazada) y fase de nado (lapso de tiempo entre el comienzo de la primera patada y/o brazada y el instante donde la cabeza del nadador alcanza la línea imaginaria de los 15 m) (Elipot et al., 2009; Guimaraes & Hay, 1985; Tor, Pease, & Ball, 2014). El porcentaje de contribución de cada una de las fases al rendimiento total de la salida fue establecido en un 11%, 5%, 56% y 28% respectivamente (Tor et al., 2014). Dentro de cada fase diversas variables espaciotemporales (p. ej. tiempo de poyete, tiempo de vuelo o tiempo a 5 m), angulares (p. ej. ángulo de orientación del cuerpo, ángulo de entrada, ángulo de la rodilla o ángulo de la cadera), cinematicas (p. ej. velocidad horizontal de despegue, momento angular o aceleración horizontal media) o cinéticas (p. ej. fuerza horizontal o impulso horizontal) son utilizadas para su evaluación biomecánica. Los métodos empleados para la adquisición de los resultados cuantitativos de cada una de las variables son la cinematografía o el uso de plataformas de fuerzas. La cinematografía permite obtener variables espaciotemporales, angulares y cinemáticas. Este método consiste en la grabación y posterior análisis de los vídeos de las técnicas ejecutadas. El uso de plataforma de fuerza es comúnmente utilizado par la obtención de las variables cinéticas sin embargo, este método también permite la adquisición de variables temporales y cinemáticas. EL MOMENTO ANGULAR El momento angular es un factor mecánico que permite a los deportistas rotar. Está determinado por el momento de inercia (habilidad de un cuerpo para resistirse a la rotación en un determinado eje) y por la velocidad angular (desplazamiento angular en un determinado espacio de tiempo). La cantidad de momento angular depende del torque o momento de fuerza generado por los deportistas y del tiempo de aplicación de dicho torque. A su vez, el torque es el producto de una fuerza externa que actúa sobre un cuerpo y la distancia perpendicular desde el centro de masas (CM) hasta la línea de acción de la fuerza. En este sentido, el deportista obtendrá momento angular mientras éste esté en contacto con una superficie a través de las fuerza que los segmentos corporales generan contra la misma. En el momento en el que los deportistas no estén en contacto con una superficie que les permita aplicar fuerza la cantidad de momento angular estará determinada y permanecerá constante (principio de conservación del momento angular). En este sentido y en base a la cantidad de momento angular que los deportistas hayan obtenido en contacto con la superficie, éstos podrán cambiar su posición corporal mediante un incremento del momento de inercia (alejando los segmentos corporales del CM) o un incremento de la velocidad angular (aproximando los segmentos corporales al CM). El momento angular es considerado una variable importante en las salidas de natación debido a la influencia de esta variable sobre la posición corporal de los nadadores en la entrada en el agua. El impulso angular desarrollado por los nadadores en la fase de poyete va a permitirles desarrollar diferentes movimientos rotacionales durante la fase de vuelo y variar la posición del cuerpo en la entrada en el agua. Estudios previos que analizaron diferentes técnicas de salida demostraron que mayores valores de momento angular en el momento del despegue conducen a una entrada en el agua más vertical. Por el contrario, un menor momento angular en el momento del despegue fue relacionado con una entrada en el agua más plana (McLean, Holthe, Vint, Beckett, & Hinrichs, 2000; Vantorre et al., 2010; Vantorre et al., 2011). R.3. Ventajas biomecánicas de la salida de atletismo con apoyo posterior durante la fase aérea (correspondiente al Capítulo 1) Tras la aparición de los nuevos poyetes con apoyo posterior, numerosos estudios han sido realizados con el objetivo de determinar las ventajas del uso de la nueva salida de atletismo con apoyo posterior respecto a técnicas anteriores como la salida de atletismo convencional y la salida de agarre. Todos estos estudios han demostrado una clara superioridad de la salida de atletismo con apoyo posterior en cuanto a la velocidad horizontal de despegue, el tiempo de poyete, el tiempo de vuelo y el tiempo a los 5, 7.5, 10 y 15 m (Beretić et al., 2012; Biel et al., 2010; Honda, Sinclair, Mason, & Pease, 2012; Nomura et al., 2010; Ozeki et al., 2012). Sin embargo, es importante recalcar que la mayoría de estos estudios compararon la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de atletismo convencional. Hasta el momento solamente en una ocasión fueron analizadas las diferencias entre la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de agarre en cuanto a la velocidad horizontal de despegue, tiempo de poyete y tiempo a 7.5 m (Biel et al., 2010). Por otra parte, muchos de los estudios biomecánicos que analizaron la salida de atletismo con apoyo posterior se centraron en el análisis de la fase de poyete. Sin embargo, ningún estudio incluyó un análisis completo de la fase de poyete y fase de vuelo de la salida de esta salida ni resultados del momento angular o la rotación del cuerpo generado durante esta técnica de salida. En este sentido, dos estudios fueron conducidos con el objetivo de analizar la ventajas durante la fase de poyete y la fase de vuelo de la salida de atletismo con apoyo posterior incluyendo un análisis de las variables rotacionales y una comparación con la salida de agarre. R.3.1. Determinación de las ventajas biomecánicas y de la relación entre las variables involucradas en la fase aérea de la salida de atletismo con apoyo posterior (correspondiente al capítulo 1, sección 1.I) El propósito de este estudio fue determinar las diferencias biomecánicas entre la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de agarre con el objetivo de definir las claves del mejor rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Con este propósito dieciséis nadadores del equipo nacional de natación fueron analizados (70.7 ± 8.2 kg; 178.7 ± 9.7 cm; 24.9 ± 4.3 años; 766.95 ± 124.4 puntos FINA). Cuatro cámaras de alta definición fueron utilizadas para grabar la fase de poyete y fase de vuelo de cada salida y una cámara subacuática fue utilizada para determinar el tiempo a 5 m. Una estructura de calibración con treinta y cuatro puntos control fue colocada previamente a la filmación de las salidas para la posterior adquisición de las variables cuantitativas. Las coordenadas fueron reconstruidas mediante un método 3D DLT. La fiabilidad de dichas coordenadas fue menor de 0.82 cm. Para la determinación del CM, 21 puntos antropométricos fueron digitalizados manualmente empleando el programa Kwon 3D XP. A partir de este estudio ha sido demostrado que la principal ventaja de la salida de atletismo con apoyo posterior con respecto a la salida de agarre radica en la capacidad de ésta para desarrollar una aceleración mayor un tiempo muy corto (previamente al despegue del pie atrasado). Esta ventaja permite un rápido incremento de la velocidad horizontal a lo largo de la fase de poyete de tal forma que con la salida de atletismo con apoyo posterior los nadadores son capaces de en un tiempo más corto obtener una velocidad horizontal en el momento del despegue similar a la desarrollada con la salida de agarre (Figura R.3.1.1). Otra de las ventajas observadas de la salida de atletismo con apoyo posterior respecto a la salida de agarre ha sido la posición del cuerpo en el momento del despegue del poyete. En este instante el cuerpo de los nadadores en la salida de atletismo con apoyo posterior está dirigido hacia delante y hacia abajo. Por el contrario, en la salida de agarre la dirección del cuerpo es hacia delante y hacia arriba (Figure R3.1.2). Una posición más baja del cuerpo en el instante del despegue limita la rotación durante la fase de vuelo en la salida de atletismo con apoyo posterior, sin embargo también le permite a los nadadores obtener un ángulo de orientación del cuerpo significativamente mayor que el de la salida de agarre y por lo tanto una menor pérdida de velocidad horizontal en la entrada en el agua.14 Por otra parte, el coeficiente de correlación de Pearson reveló que una mejora de la salida de atletismo con apoyo posterior depende de la capacidad para desarrollar una mayor aceleración en un tiempo más corto. Además, el desplazamiento de la pierna atrasada fue observado un factor relevante para el mejor rendimiento de esta salida debido a su relación con el ángulo de despegue y el tiempo de vuelo. En este sentido, un excesivo desplazamiento de la pierna atrasada va a incrementar el ángulo de despegue y por lo tanto reducir el tiempo de la fase de vuelo. Como consecuencia la rotación del cuerpo se reducirá dando lugar a un ángulo de orientación menor que provocaría un incremento de la pérdida de velocidad horizontal durante la entrada en el agua y un mayor tiempo a 5 m. R3.2. Análisis de la mecánica de rotación en el rendimiento de la salida de natación (correspondiente al capítulo 1, sección 1. II) El propósito de este estudio fue analizar la mecánica de rotación para la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de agarre a lo largo de la fase de vuelo con el objetivo de entender la contribución del momento angular en la rotación del cuerpo y las diferencias que se producen entre las técnicas simétricas y asimétricas. Con este objetivo 9 nadadores de élite pertenecientes a la selección nacional de natación fueron analizados (70.0 ± 7.7 kg; altura 178 ± 9.4 cm; edad 24.5 ± 5.3; 824 ± 119 puntos FINA). Cuatro cámaras de alta definición fueron utilizadas para grabar la fase de poyete y fase de vuelo de cada salida y una cámara subacuática fue utilizada para determinar el tiempo a 5 m. Una estructura de calibración con treinta y cuatro puntos control fue colocada previamente a la filmación de las salidas para la posterior adquisición de las variables cuantitativas. Las coordenadas fueron reconstruidas mediante un método 3D DLT. La fiabilidad de las coordinadas fue menor de 0.78 cm. Para la determinación del CM, 21 puntos antropométricos fueron digitalizados manualmente empleando el programa Kwon 3D XP. Diferentes movimientos rotacionales han sido mostradas por el momento angular y las variables angulares analizadas en este estudio. Las diferentes posiciones de salida que los nadadores adoptan durante la salida de atletismo con apoyo posterior (posición asimétrica) y durante la salida de agarre (posición simétrica) dan lugar a diferencias en la rotación del cuerpo producida durante la fase de vuelo de la salida. En la salida de atletismo con apoyo posterior, la curva del momento angular de la pierna atrasada demostró un desplazamiento ascendente de ésta durante la fase de poyete, lo que da lugar a una posición de despegue asimétrica, con una mayor altura de la pierna atrasada respecto a la pierna adelantada. Debido a esta posición de despegue, durante la fase de vuelo la pierna adelantada produce un movimiento ascendente de forma que se aproxima a la pierna atrasada para poder entrar en el agua con ambas piernas juntas. Como consecuencia, los nadadores fueron capaces de alcanzar el agua con una posición de las piernas más alta respecto al tronco que la observada durante la salida de agarre. Por el contrario, la posición simétrica de la salida de agarre no permite un desplazamiento de los miembros inferiores durante la fase de poyete, por lo que los nadadores despegan con ambas piernas juntas. Esta característica dificulta el desplazamiento de los miembros inferiores durante la fase de vuelo de tal forma que los valores del momento angular de ambas piernas fueron mantenidas prácticamente constantes. En la salida de agarre una mayor rotación del tronco parece ser la clave de una óptima entrada en el agua. Los valores significativamente más altos del momento angular del tronco obtenidos en el momento del despegue en esta técnica con respecto a la salida de atletismo con apoyo posterior indicaron una mayor rotación de este segmento a lo largo de la fase de vuelo con el objetivo de entrar en el agua en una posición más hidrodinámica. A pesar de las diferentes estrategias de rotación, los resultados de las variables temporales parecen indicar que ambas salidas obtienen un rendimiento similar en la entrada en el agua. Sin embargo, las ventajas temporales que la salida de atletismo con apoyo posterior obtiene en el poyete la hacen una salida superior. R.4. Desarrollo del momento angular sobre el eje medio-lateral del cuerpo durante la salida de atletismo con apoyo posterior (correspondiente al Capítulo 2) En las salidas de natación la entrada en el agua fue descrita como el primer factor relevante para obtener un óptimo rendimiento (Mason et al., 2007). Una óptima posición del cuerpo en el instante del primer contacto de los nadadores con el agua y la profundidad alcanzada bajo el agua han sido mostrados factores cruciales para reducir la resistencia hidrodinámica y la deceleración que provoca el contacto del cuerpo de los nadadores con el agua (Cossor, Slawson, Shillabeer, Conway, & West, 2011; Fischer & Kibele, 2016; Tor et al., 2014; Tor, Pease, & Ball, 2015). Recientemente Fischer y Kibele (2010) encontraron una fuerte relación entre el ángulo de la cadera obtenido durante el primer contacto con el agua y el rendimiento de la salida de tal forma que un mayor ángulo de la cadera en el primer contacto con el agua minimiza la perdida de velocidad durante la entrada del cuerpo de los nadadores en el agua y permite alcanzar una optima profundidad. La cantidad de momento angular producida durante la fase de poyete y la rotación del cuerpo de los nadadores durante la fase de vuelo es un importante factor para el rendimiento de las salidas debido a la influencia que tiene en la posición del cuerpo adoptada en el primer contacto de las manos con el agua. En este sentido un mayor momento angular en el despegue deja un mayor ángulo de entrada en el agua (Vantorre et al., 2010a). El momento angular es una variable comúnmente utilizada en deportes como salto de trampolín, gimnasio o salto de altura, sin embargo pocos estudios incluyen esta variable en la salidas de natación (McLean et al., 2000; Vantorre et al., 2010; Vantorre et al., 2011). Consecuentemente, en esta tesis son incluidos dos estudios diferentes los cuales proveen un análisis detallado del momento angular desarrollado entre la señal de salida y la fase de deslizamiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. A nuestro conocimiento, ambos estudios son los primeros que ofrecen un completo análisis del momento angular en las salidas de natación. R4.1. Estrategias de momento angular en el despegue durante la salida de atletismo con apoyo posterior (correspondiente al capítulo 2, sección 1.I) El objetivo de este estudio fue evaluar la evolución del momento angular sobre el eje medio-lateral del cuerpo en el poyete durante la salida de atletismo con apoyo posterior para identificar diferentes estrategias en el momento del despegue. Además, un análisis de los efectos del momento angular producido durante la fase de poyete sobre el rendimiento de las diferentes fases de la salida de atletismo con apoyo posterior fue realizado. Con este objetivo 36 nadadores de élite (24 hombres: 1.87 ± 0.06 m, 81.83 ± 6.99 kg, 24.71 ± 2.83 años) y 12 mujeres: (1.72 ± 0.05 m, 67.00 ± 8.42 kg, 25.67 ± 3.55 años) pertenecientes a la selección nacional alemana de natación y a la selección española de natación fueron analizados (1.82 ± 0.09 m, 76.89 ± 10.23 kg, 25.03 ± 3.07 years, 685 ± 140 puntos FINA en 100 m libres). En la sesión de evaluación los nadadores realizaron la salida de atletismo con apoyo posterior en su posición preferida y a máxima velocidad hasta alcanzar los 15 m de distancia. La salida con un mejor tiempo a los 5 m fue analizada. El programa Kwon 3D fue utilizado para la digitalización manual de los puntos antropométricos y posterior análisis cinemático. Después de realizar un análisis de conglomerados usando el método de Ward con la distancia Euclídea al cuadrado, cuatro perfiles diferentes de momento angular fueron identificados (figura R4.1.1): cada uno de los grupos presentó un desarrollo de momento angular diferente a lo largo de la fase de poyete y finalmente diferentes valores de momento angular en el despegue del poyete. El conglomerado 4 caracterizado por un incremento contante del momento angular a lo largo de toda la fase de poyete fue el grupo que mayores valores obtuvo en el momento del despegue. Por el contrario, el conglomerado 2 caracterizado por un descenso de los valores de momento angular en el momento del despegue de las manos fue el grupo que menores valores obtuvo en el momento del despegue. Entre los cuatro grupos es destacable el desarrollo del momento angular mostrado en el conglomerado 3. Este grupo presenta los valores más altos de momento angular hasta el momento del despegue de las manos del poyete. Sin embargo, en el momento del despegue este fue el segundo grupo con menores valores del momento angular (conglomerado 1: 103.5 ± 4.1 s-1.10-3; conglomerado 2: 81.8 ± 11.3 s-1.10-3; conglomerado 3: 91.4 ± 10.3 s-1.10-3; conglomerado 4: 132.5 ± 5.3 s-1.10-3). Las diferencias en el desarrollo del momento angular en la fase de poyete fueron asociadas con diferencias en el ángulo de la rodilla en el momento de la señal de salida y con diferencias en el desplazamiento de los brazos desde el momento del despegue de las manos del poyete hasta el momento del despegue de los pies, lo cual fue identificado mediante el análisis del ángulo de los hombros para cada uno de los conglomerados a lo largo de la fase de poyete. El conglomerado 4 con los mayores valores de momento angular en el momento del despegue mostró los mayores valores del ángulo de la rodilla de la pierna adelantada en la posición de preparados (conglomerado 1: 126.9 ± 12.1°; conglomerado 2: 120.9 ± 6.4°; conglomerado 3: 122.4 ± 13.5°; conglomerado 4: 138.7 ± 16.2°). En este sentido, fue asumido que un ángulo de la rodilla de la pierna adelantada en la posición de preparados de alrededor de 140° es apropiado para conseguir a mayores valores de momento angular en el despegue. De acuerdo con Slawson et al. (2012) ángulos de la rodilla de entre 135° and 145° en la posición de preparados facilitan la aplicación de mayores niveles de fuerza en el poyete y en consecuencia mayor momento angular. Diferencias en el desplazamiento angular de los brazos fueron asociadas con diferentes valores de momento angular durante la fase de poyete. Los resultados del ángulo de los hombros a lo largo de la fase de poyete con respecto al momento angular revelaron una asociación entre un ángulo de los hombros pequeño, con valores de entre 52° y 92° a lo largo de toda la fase de poyete y un incremento de los valores del momento angular. Por el contrario, un incremento de los valores del ángulo de los hombros y por lo tanto un movimiento hacia delante de los brazos alejándolos del tronco conducen a un descenso en los valores del momento angular en el poyete (figura R4.1.2). Finalmente, valores mayores del momento angular durante la fase de poyete fueron asociados con un mejor rendimiento para la salida de atletismo con apoyo posterior en la fase de poyete y la fase de vuelo. En este sentido, el cluster 4 presentó mayores ventajas temporales en el poyete, con menores valores en el tiempo de despegue del pie atrasado, tiempo de poyete, tiempo de entrada y tiempo a 5 m respecto a los demás conglomerados con menores valores del momento angular en el despegue del poyete. R4.2. Evaluación biomecánica del momento angular desarrollado durante la salida de atletismo con apoyo posterior (correspondiente al capítulo 2, sección 1. II) El objetivo de este estudio fue examinar cualitativamente y describir las diferencias en el desarrollo del momento angular de seis nadadores de élite (5 hombres y 1 mujer) del equipo nacional de Alemania (1.87 ± 6.6 m, 83.82 ± 9.1 kg, 24.0 ± 5.4 años, 933.2 ± 16.4 puntos FINA medidos en su prueba principal). En la sesión de evaluación los nadadores realizaron la salida de atletismo con apoyo posterior en dos posiciones diferentes, su posición preferida y con una posición del CM más bajo, seguidas de 15 m de nado a máxima velocidad. Ambas técnicas fueron incluidas en el análisis. Para la digitalización automática y el análisis cinemático en 3D de la fase de poyete y la fase de vuelo los programas Qualisys y Visual 3D fueron utilizados. En la fase de deslizamiento se realizó un análisis 2D utilizando los programas Qualisys y Simi motion. Un análisis de conglomerados usando el método de Ward con la distancia Euclídea al cuadrado mostró tres perfiles diferentes del momento angular desarrollado desde la señal de salida hasta la fase de deslizamiento de la salida de atletismo con apoyo posterior (Figura R.4.2.1). En los tres conglomerados fue mostrado un incremento de los valores del momento angular a lo largo de toda la fase de poyete lo cual fue asociado con una posición del vector de fuerza que pasa por detrás del CM de los nadadores. Esta posición del vector fuerza indica una rotación en el sentido de las agujas del reloj y por lo tanto un desplazamiento hacia delante de los nadadores para abandonar el poyete y dirigirse hacia el agua. Durante la fase de vuelo y de acuerdo con la ley de transferencia del momento angular, los valores se mantuvieron constantes en los tres grupos. Durante esta fase y en base a la cantidad de momento angular obtenida en el momento del despegue del poyete los nadadores pudieron mover una parte del cuerpo en una dirección mientras otros segmentos fueron movidos en dirección contraria para mantener los valores de momento angular constantes (Dapena, 2000). 24 Además de la cantidad de momento angular en el despegue, la rotación del cuerpo durante la fase de vuelo es dependiente del tiempo que los nadadores inviertan en esta fase. En este sentido, el conglomerado 2 con los mayores valores de momento angular en el despegue pero el menor tiempo de vuelo (conglomerado 1: 16%; conglomerado 2: 14%; conglomerado 3: 19%) parece que fue el grupo que menor rotación del cuerpo produjo a lo largo de la fase de vuelo. Consecuentemente los valores del ángulo de la cadera sugieren que los nadadores del conglomerado 2 realizaron un menor desplazamiento de las piernas durante la fase de vuelo y por lo tanto obtuvieron los menores valores del ángulo de la cadera en el primer contacto con el agua. Una vez los nadadores alcanzaron el agua, los valores de momento angular comenzaron a descender indicando una disminución de la rotación. Este descenso de la rotación en sentido de la agujas del reloj fue asociado con la entrada en el agua de la parte superior del cuerpo donde los nadadores se mantienen en una posición vertical con el objetivo de alcanzar una profudidad optima durante la fase acuática. Después de la entrada de la parte superior del cuerpo en el agua, los valores de momento angular comienzan a ser negativos lo que se corresponde con un ascenso de la parte superior del cuerpo y un descenso de los miembros inferiores después de la total inmersión de los pies en el agua con el objetivo de alcanzar una posición horizontal del cuerpo para la posterior fase de deslizamiento. Diferentes picos de valores negativos de momento angular fueron observados entre los tres conglomerados (Conglomerado 1: -98.88 ± 9.02 s-1.10-3, conglomerado 2: -83.63 ± 6.94 s-1.10-3 y conglomerado 3: -107.22 ± 11.20 s-1.10-3) (Figura R.4.2.1). Estas diferencias fueron asociadas con diferentes amplitudes en el desplazamiento descendente de los miembros inferiores después de la total inmersión de los pies en el agua. Es sugerido que el conglomerado 1 y 3, como consecuencia de un mayor ángulo de la cadera en el momento de la entrada en el agua, necesitaron realizar un movimiento descendente más amplio después de la inmersión de los pies con el objetivo de alcanzar una posición del cuerpo horizontal lo cual dejó mayores valores negativos de momento angular. En este sentido, mayores valores negativos de momento angular parecen ser más beneficiosos para el rendimiento de la salida de natación debido a que están asociados con una patada subacuática más larga debajo del agua lo cual supone un descenso en la pérdida de velocidad horizontal producida por la entrada de los nadadores en el agua (conglomerado 1: 0.95 ± 0.17 m/s; conglomerado 2: 1.60 ± 0.07 m/s; conglomerado 3: 0.53 ± 0.13 m/s). Después de alcanzar los mayores valores negativos de momento angular, éstos aumentaron hasta alcanzar valores cercanos a cero lo cual se corresponde con la fase de deslizamiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. R.5. CONCLUSIONES GENERALES (correspondiente a general conclusions) El principal objetivo de este estudio ha sido evaluar las características y ventajas que la salida de atletismo con apoyo posterior ofrece a los nadadores durante la fase aérea. Debido a la gran relevancia que el momento angular tiene sobre el rendimiento de las salidas de natación, se ha prestado una especial atención al momento angular y la rotación del cuerpo generados. Con este propósito, se realizaron cuatro estudios diferentes. En base a los resultados obtenidos en cada uno de los estudios realizados a lo largo de esta tesis, las principales conclusiones extraídas pueden ser resumidas en los siguientes puntos: • Una comparación entre la salida de atletismo con apoyo posterior y la salida de agarre con el objetivo de examinar los motivos de la superioridad de la salida de atletismo con apoyo posterior. Las grandes ventajas temporales obtenidas con la salida de atletismo con apoyo posterior han sido relacionadas con la capacidad de desarrollar una gran fuerza rápidamente. EL apoyo posterior ofrece a los nadadores la posibilidad de alcanzar la aceleración máxima antes del despegue del pie atrasado del poyete. Como consecuencia los nadadores son capaces de obtener valores de velocidad horizontal en el despegue similares a las obtenidas con la salida de agarre y en un tiempo mucho mas corto. Por el contrario, con la salida de agarre los nadadores necesitan invertir un mayor tiempo en el poyete para conseguir los mismos valores de velocidad horizontal en el momento del despegue. • El desplazamiento que la pierna atrasada realiza durante la fase de poyete supone una importante ventaja para el rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Este desplazamiento da lugar una posición del cuerpo más vertical hacia abajo en el momento del despegue del poyete y una mayor altura de las piernas con respecto al tronco (mayor ángulo final del cuerpo) en el momento del contacto con el agua. Esta posición al contacto con el agua reduce la pérdida de velocidad como consecuencia de la entrada de los nadadores en el agua. • La relación entre las variables implicadas en la fase de poyete y la fase de vuelo fue examinada con el objetivo de determinar los factores claves para mejorar la salida de atletismo con apoyo posterior. ≈ Un mayor y más rápido desarrollo de la aceleración horizontal producida durante la fase de poyete es la clave del mejor rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Este perfil del desarrollo de la aceleración horizontal permite obtener un menor tiempo de poyete, una mayor velocidad horizontal el el momento del despegue del poyete, una fase de vuelo más larga, un mayor ángulo final del cuerpo, una menor pérdida de velocidad durante la entrada en el agua y finalmente un tiempo a los 5 m más corto. ≈ Un menor desplazamiento de la pierna atrasada durante la fase de poyete es necesaria para producir una fase de vuelo más larga. La fase de vuelo más larga va a permitir incrementar la rotación del cuerpo en el aire y alcanzar una mayor altura de las piernas con respecto al tronco en el momento del contacto con el agua. Como consecuencia es reducida la pérdida de velocidad producida durante la entrada de los nadadores en el agua y se obtienen tiempos a 5 m más cortos. • La cantidad de rotación producida durante el vuelo depende de la cantidad de momento angular que los nadadores obtengan en el momento del despegue del poyete. En la salida de atletismo con apoyo posterior, la rotación del cuerpo en el aire es principalmente producida por un desplazamiento ascendente de la pierna adelantada aproximándola hacia la pierna atrasada con el objetivo de entrar en el agua con ambas piernas juntas. Por el contrario, los principales movimientos rotacionales durante la fase de vuelo de la salida de agarre son producidos con el tronco realizado un movimiento en la dirección de las agujas del reloj de forma que se dirigen hacia las piernas. A pesar de las diferencias rotacionales, ambas salidas mantienen las mismas diferencias obtenidas en el poyete hasta alcanzar la distancia de 5 m. • Un análisis del momento angular desarrollado en el poyete fue realizado durante la salida de atletismo con apoyo posterior con el objetivo de identificar los diferentes perfiles de momento angular producidos en el momento del despegue del poyete, las variables implicadas en el desarrollo del momento angular y con el objetivo de evaluar el efecto del momento angular en el rendimiento de la salida de atletismo con apoyo posterior. Cuatro perfiles diferentes de momento angular fueron identificados. El perfil con el mayor momento angular fue asociado con un tiempo a 5 m más corto. • Un mayor momento angular en el momento del despegue fue relacionado con un mayor ángulo de la rodilla en la position de preparados. Estos resultados fueron asociados al mayor desarrollo de fuerza que produce un mayor ángulo de la rodilla en este momento. • Un desplazamiento hacia atrás de los brazos de forma que éstos se aproximen al tronco manteniendo un ángulo de los hombros de entre 52° y 92° durante toda la fase de poyete fue asociada con un incremento de la cantidad de momento angular producido durante la fase de poyete. Por el contrario, la cantidad de momento angular se reduce cuando los brazos se mueven hacia delante alejándose del cuerpo. • El estudio cualitativo del momento angular desarrollado durante la salida de atletismo con apoyo posterior ha permitido conocer que una óptima estrategia entre un incremento de la cantidad de momento angular en la fase de poyete y un largo tiempo de vuelo es necesario para incrementar la rotación del cuerpo durante la fase de vuelo. Una mayor rotación del cuerpo producido como consecuencia de un mayor movimiento ascendente de los miembros inferiores da lugar a un ángulo de la cadera mayor en el instante del primer contacto con el agua. Esta posición del cuerpo fue sugerida óptima para incrementar la rotación en dirección contraria a la agujas del reloj producida después de la entrada de los pies en el agua. Una mayor rotación en dirección contraria a las agujas del reloj fue asociada con una patada subacuática y una reducción en la pérdida de la velocidad horizontal generada bajo el agua. REFERENCES Arellano, R., Brown, P., Cappaert, J., & Nelson, R. C. (1994). Analysis of 50-, 100-, and 200-m Freestyle Swimmers at the 1992 Olympic Games. Journal of Applied Biomechanics, 10(2), 189-199. Arellano, R., Cossor, J., Wilson, B., Chatard, J., Riewald, S., & Mason, B. (2001). Modelling competitive swimming in different strokes and distances upon regression analysis: a study of the female participants of Sydney 2000 Olympics Games. In: J. R. Blackwell & R. H. Sanders (Eds.), XXV International Symposium on Biomechanics in Sports. San Francisco: University of California. Ayalon, A., Van Gheluwe, B., & Kanitz, M. (1975). A comparison of four styles of racing start in swimming. In: L. Lewillie & J. P. Clarys (Eds.), II International Symposium on Biomechanics in Swimming (pp. 233-239). 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