biomecánica: natación

La natación es un deporte que puede ser practicado por personas de cualquier edad, ya que dentro del agua se reduce la tensión de las articulaciones y de los huesos. Nos encontramos en un medio con mayor densidad donde la fuerza de la gravedad es menor.

Para los entrenadores es de vital importancia conocer la biomecánica del deporte que enseñen, ya que trabajan en el máximo rendimiento y la precisión en los detalles. No sólo los entrenadores salen beneficiados de este proceso de enseñanza/aprendizaje; para los atletas es muy útil conocer y ser conscientes de todos los detalles y las causas que pueden mejorar o empeorar sus movimientos y, colateralmente, en su rendimiento deportivo.

La biomecánica aplicada a la natación estudia la física de los movimientos que hace el nadador en el agua.

El ser humano no está diseñado para la locomoción en el medio acuático por las características propias del agua, ya que es un fluido denso y viscoso, en el que resulta difícil aplicar fuerzas propulsivas y donde las fuerzas de resistencia al avance son muy patentes. La densidad del agua es aproximadamente 800 veces más grande que la del aire.

Existen cuatro fuerzas que rigen el nado del ser humano: el peso y el empuje hidrostático determinan la flotabilidad del nadador, mientras que las fuerzas propulsivas y de resistencia determinan su velocidad de nado.

Fuerzas que actúan en un nadador en función de la parte del cuerpo

OBJETO DEL ANÁLISIS BIOMECÁNICO

 

Se realizará en uno de los cuatro estilos (mariposa, espalda, braza y crol) existentes, siendo el estilo de nado libre o crol el más frecuente de los cuatro. El objetivo principal es conseguir el dominio de:

  • Criterios globales de ejecución y aprendizaje.
  • Conocer los errores técnicos y su corrección.
  • Correcta posición corporal en el agua.
  • Fuerzas que actúan en el nadador en relación a las partes del cuerpo que entran a realizar el gesto deportivo.
  • Distintas fases del movimiento.
  • Batida de piernas, brazadas y respiración.
  • Trabajo íntegro y coordinado del tren superior, el tren inferior y la respiración a la hora de realizar los movimientos.
  • Acciones propulsoras durante el nado.
  • Movimientos parciales, fases, componentes técnicos y acoplamiento del movimiento.

 

¿QUÉ ES LA FLOTACIÓN?

 

La flotación de un cuerpo en el agua depende de las fuerzas que se apliquen en un instante dado. En reposo, la flotación viene determinada por el Principio de Arquímedes, “todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical, dirección, y ascendente, sentido, igual al peso del volumen del fluido desalojado”.

Éste empuje se denomina empuje hidrostático; el ser humano debería hundirse ya que la mayoría de sus tejidos son más densos que el agua, sin embargo, su flotabilidad es debido al aire ubicado en los pulmones y vías respiratorias, puesto que la densidad del aire es mil veces menor que la del agua.

 

¿QUÉ ES LA PROPULSIÓN?

 

Es la acción que realizamos con las extremidades superiores e inferiores para lograr vencer la resistencia al agua y de este modo poder desplazarnos en el fluido.

 

LA RESISTENCIA DEL AGUA

 

Existen tres tipos de resistencia que opone el agua al avance del ser humano en su interior:

  • Resistencia de forma: la más importante de todas las fuerzas, ya que es la que ejerce más fuerza y depende del área superficial del cuerpo.
  • Resistencia por oleaje: es un tipo de resistencia cuando el cuerpo se mueve en la interfase entre el agua y el aire.
  • Resistencia por fricción: es la menos importante. Su valor es dependiente de la cantidad de superficie en contacto con el agua, de la viscosidad del agua, del coeficiente de fricción de la piel, el pelo, el bañador y la velocidad de nado.

MECANISMOS DE ANÁLISIS

 

Existen varias herramientas para el análisis cinemático del movimiento, tanto para medir los ángulos entre segmentos articulados, acelerómetros para medir aceleraciones, generalmente usados en impactos, fotocélulas y plataformas de contacto para medir tiempos parciales o de vuelo, cámaras de vídeo para análisis cualitativos de la actividad deportiva… todo con un único fin: aplicar las leyes físicas a los nadadores para definir cuál será la técnica más eficaz para cada sujeto, analizando posibles errores y sus posibles mejoras.

  • Análisis de la técnica de nado: este tipo de estudios requieren de un personal de laboratorio altamente cualificado, por lo que están al alcance de centros de alto rendimiento deportivo. En natación, la trayectoria de los diferentes segmentos corporales, y en concreto de las manos, ocurre en más de un plano. Se requiere un mínimo de dos cámaras para ver los movimientos subacuáticos y otras dos para ver los movimientos aéreos.
  • Análisis temporal: son estudios detallados que se fundamentan en un modelo de rendimiento en el que el tiempo total de nado se divide en tramos más cortos. Para realizar este estudio es necesario ubicar dos ó tres cámaras de vídeo perpendiculares a las calles de la piscina y a una distancia que el plano de grabación registre el nado.
  • Plataformas dinamométrica: permiten registrar fuerzas de reacción durante la interacción del deportista, generalmente sus pies, con superficies sólidas, normalmente el suelo. Se tratan de estructuras sólidas y pesadas, y que han de fijarse al suelo, por lo que se requiere que el laboratorio esté preparado.
  • Células de carga: son captadores unidireccionales basados en transductores extensos métricos. En el caso de la natación ha sido utilizadas para medir la fuerza de arrastre, es decir, la fuerza que aplica el nadador estando atado con un cinturón a un cable o goma conectada con la célula de carga.
  • Guantes instrumentales: sirven para medir la fuerza de las brazadas, la principal responsable del impulso del nadador.

 

UN POCO DE HISTORIA: leyes, principios y teorías aplicadas a la natación.

 

 – Leyes de Newton: las tres leyes de Newton son fundamentales para poder explicar el movimiento de un nadador.

1ª ley de Newton ó ley de inercia; si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la resultante de las que actúan es igual a 0, el cuerpo mantiene el estado de reposo o el estado de movimiento rectilíneo uniforme. La inercia nos indica que un cuerpo no puede modificar su estado de reposo o de movimiento por sí mismo.

2ª ley de Newton ó principio fundamental; si sobre un cuerpo actúan fuerzas y la resultante es distinta de 0, el cuerpo modifica su estado de reposo o de movimiento.

3ª ley de Newton ó principio de acción y reacción; si dos cuerpos interaccionan, uno de ellos ejerce una fuerza sobre el otro llamada acción, este segundo ejerce sobre el primero una fuerza de reacción.

 – El Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.

 El volumen del fluido desalojado (diferencia entre n1 y n2 de agua) es igual al volumen del cuerpo sumergido.

Vfdes = Vcsum

Un fluido adopta la forma del recipiente que lo contiene, esto es debido a que las moléculas de los fluidos no están resistentemente unidas, como ocurre con los sólidos. Por lo tanto los fluidos son tanto gases como líquidos.

Al introducir el cuerpo se produce una fuerza: empuje (fuerza vertical y hacia arriba) donde el valor del empuje (E) es igual al peso del fluido desalojado (Pf).

E=pf desalojado

El cuerpo también es afectado por otra fuerza, el peso (P), debido a la fuerza de la gravedad.

Tenemos dos fuerzas en la misma dirección pero en distinto sentido, contemplando tres posibilidades:

Si se hunde; la fuerza del peso es mayor a la de empuje, si las restamos obtenemos una fuerza resultante llamada Peso aparente PA=P-E

Si flota; la fuerza del empuje es mayor que la del peso.

Ni se hunde ni flota; el peso es igual al empuje.

 – Principio de Bernoulli: nos da información de cómo se produce la fuerza de sustentación. Según este matemático suizo, el movimiento y la posición de las manos de los nadadores es como si “cortasen” el agua, de tal manera que el agua pasa a gran velocidad a través de los nudillos, esto origina una presión que como consecuencia resulta en una acción elevadora. La posición de la mano será la que permitirá mantener esta fuerza de sustentación, que será perpendicular a la dirección del movimiento.

 

P + ½ pv² + pgh = constante donde;

P = la presión estática del fluido

V = velocidad de flujo del fluido

G = valor de la aceleración de la gravedad, 9´81 m/s en la superficie de la Tierra

p = densidad del fluido

H = altura sobre un nivel de referencia

De la ley de la dinámica de fluidos, cuanto mayor sea la velocidad de un flujo sobre una superficie, menor presión se creará sobre esta superficie. De igual modo, la fuerza de sustentación estará en función de la diferencia entre la presión de la zona de la palma y la presión del dorso. Cuanto mayor sean éstas diferencias entre la superficie superior e inferior de la mano, mayor será esta fuerza de sustentación.

Si imaginamos la acción de un nadador con el de una hélice de una embarcación, ésta consigue que el bote se mueva sin tirar del agua hacia atrás, sino que lo hace por la parte delantera. Cousilman en 1971, tras observar imágenes subacuáticas de distintos nadadores, demostró que sus manos realizaban un recorrido en forma de “S”; de esta manera, si la mano está adecuadamente inclinada dentro del agua, puede hacer el mismo papel que una hélice.

 

PARA NADAR ESTILO LIBRE ó CROL

 

Fase acuática o tracción: nos apoyaremos y presionaremos suavemente en el agua para ayudarnos a desplazarnos hacia delante.

Fase de entrada: la mano entra en el agua directamente enfrente de su hombro, sin estirar el brazo del todo ni flexionarlo en exceso, el codo estará ligeramente flexionado. La entrada de la mano coincide con el tirón de la mano contraria, y la progresión de entrada sería dedos, muñeca, antebrazo, codo y brazo.

Fase de agarre: tan pronto como la mano entra en el agua, el codo debe estar casi completamente extendido. La mano orientada hacia abajo y el codo quedará alto para que la mano y el antebrazo queden alineados.

Fase de tirón: realizaremos un semicírculo hasta que la mano llegue a la zona media del cuerpo, justamente debajo del pecho donde la flexión del codo será aproximadamente de 90º. La velocidad irá aumentando progresivamente.

Fase de empuje: es la fase de mayor propulsión de la brazada. Tendremos como punto de referencia nuestra pierna, de tal manera que debe de haber una aceleración hasta el final desde nuestra mano, donde el brazo comienza su extensión longitudinalmente con respecto a nuestro cuerpo.

Fase aérea o recobro: mientras una mano está deslizando, la otra está recuperando la posición de partida para volver nuevamente a entrar de manera relajada. Es el codo ligeramente flexionado el que emerge de la superficie moviéndose hacia delante, mientras que la mano termina el barrido hacia arriba. El codo se desplaza hacia arriba y hacia delante, seguido del antebrazo y la mano; el brazo ha salido con el codo más alto que la mano comenzando así la recuperación del brazo para nuevamente lanzarlo hacia delante.

La cabeza: acompañará al rolido en la respiración, controlando el giro de la cabeza ya que únicamente se mueve cuando la saquemos por el lado que respiremos. La mirada debe de posicionarse entre la superficie y el fondo de la piscina; si miramos hacia arriba ofreceremos mayor resistencia al agua ya que la parte inferior del cuerpo se hundirá ligeramente. Igualmente si miramos hacia abajo, habrá mayor resitencia al agua por parte de nuestros hombros y cabeza. Mantener una posición cómoda y relajada de nuestra cabeza evitará también molestias y tensiones innecesarias en zona cervical y trapecios.

Hombros: dotar a nuestros hombros de un movimiento o rotación natural para falicitar así el alcance de un brazo y la recuperación del otro. Si giramos los hombros demasiado, tendremos mayor movimiento del cuerpo, por lo tanto mayor resistencia.

Respiración: intentaremos que sean cortas y rápidas, e intentar que cuando saquemos la cabeza por uno de nuestros lados para la toma de aire, uno de nuestros ojos quede por fuera del agua y el otro por dentro. Este ejercicio se complica cuando se tiene que coordinar con el movimiento de los pies, brazos y cuerpo. El nadador debe inspirar (coger aire) a través de la boca y espirar (echar el aire de los pulmones) a través de la boca y la nariz. Lo ideal sería, a la hora de expulsar el aire, desde la nariz y finalizar por la boca. El momento de máxima inhalación es cuando el hombro está en el punto más alto. Es recomendable aprender a respirar de manera bilateral para evitar desequilibrios en la alineación lateral, favoreciendo la propulsión de las brazadas, así como el recobro del codo elevado.

Piernas: el consumo de energía es mayor que el movimiento de los brazos, por ello, debemos prepararlas y entrenarlas para que realicen su papel estabilizador y neutralizador siendo su acción (batido de piernas), ni muy superficial ni muy profunda. La dirección principal de movimiento será de arriba y abajo provocado por la acción de la rotación longitudinal de las caderas, es decir, las piernas realizan el movimiento ascendente y descendente combinando un movimiento hacia dentro y hacia fuera. Tenemos que diferenciar dos fases: la fase descendente, donde la pierna ejerce el papel de la propulsión, ejerciendo la fuerza hacia abajo donde el pie quedará cerca de la superficie del agua, la rodilla comenzará a flexionarse y la patada llegará hasta su punto más bajo. Y la fase ascendente, donde la pierna se dirige a la superficie extendida con los pies en extensión plantar. Una vez la planta del pie alcanza la superficie, la rodilla se flexiona y comienza la fase descendente del batido con una extensión enérgica de las piernas hacia abajo manteniendo los pies en extensión plantar.

Tobillos: deberán de estar relajados ejerciendo fuerza en flexión plantar.

Posición del cuerpo: buscar la posición lo más aerodinámica posible para reducir la resistencia, y sobre todo, trabajar los aspectos técnicos que nos ayudará a deslizarnos sobre el agua con el menor esfuerzo y gasto energético posible y sacar así, el mayor rendimiento.

Alineación horizontal; consiste en una posición lo suficientemente horizontal para que nos permita mover los pies de forma efectiva a una cierta profundidad en el agua y la resistencia que ofrece nuestro cuerpo al agua sea lo más pequeña posible.

Alineación lateral; son las variaciones que hace nuestro cuerpo como consecuencia del movimiento alternativo de nuestros brazos. Cuando el nadador da una brazada con el brazo derecho su cuerpo tiende a irse hacia la izquierda y cuando lo hace con el izquierdo su cuerpo se va hacia la derecha, por lo que se produce un contínuo zigzag lateral del cuerpo ó “culebreo” (oscilaciones laterales evidentes si observamos al nadador desde cierta altura). Vigilaremos estos movimientos para que la alineación lateral sea lo más recta posible.

Rolido ó rotación del cuerpo; es el giro alternativo hacia izquierda y derecha sobre el eje longitudinal de nuestro cuerpo, de unos 45º de la línea de la superficie del agua y la de nuestra vertical. Este giro no consiste solamente en un giro específico de torso y cabeza, sino que el movimiento debe partir de cintura y caderas, con lo que conseguiremos un giro completo de todo el cuerpo, es decir, el nadador realiza una serie de “balanceos” sobre ese eje.

Aporte de oxígeno: cuanto más oxígeno tengamos en nuestro pulmones, éstos se llenarán demasiado y nos “hundiremos”, es decir, será complicado llevar una posición lo más horizontal posible ya que nadaremos con parte de nuestro cuerpo muy por debajo de la superficie del agua.

Material deportivo y entrenamiento: la natación es un deporte “sencillo” a la hora de comprar el material a diferencia de otros deportes; un buena elección de las gafas, un gorro, bañador…y estamos listos para entrar en el agua.

 

Además, podemos dotar a nuestros entrenamientos de diferentes elementos para trabajar la técnica, desarrollo de la coordinación, fuerza, etc…como puedan ser tablas, pull buoys, aletas, palas, gomas elásticas, bastones o “churros” de flotación, etc.

 

BENEFICIOS DE LA NATACIÓN

 

  • Mejora nuestra coordinación y concentración ya que aumenta nuestra capacidad motriz.
  • Equilibrio corporal cuerpo y mente.
  • Ayuda a retrasar el envejecimiento.
  • Nuestra musculatura trabaja cinco o seis veces más que en tierra firme, aumentando y tonificando nuestro tono muscular.
  • Mejora nuestro sistema circulatorio y el sistema cardiorrespiratorio.
  • Desarrolla más de dos tercios de los músculos de nuestro cuerpo.
  • Fortalece articulaciones, amplia el rango de movilidad articular, aumentando y favoreciendo la flexibilidad.

 

CONCLUSIONES FINALES

 

En todos los estilos de natación, las posiciones del cuerpo han de ser lo más aerodinámicas posibles para que cuando nademos, nuestro cuerpo se posicione correctamente para que el agua nos frene lo menos posible.

Cada día se van mejorando las marcas mundiales de los nadadores atribuyendo ésta mejora a los estudios biomecánicos y la técnica de natación.