Biomecánica de los Deportes Acuáticos: conceptos y análisis de acciones

BIOMECÁNICA DE LOS DEPORTES ACUÁTICOS

TEXTO DE LA FASE COMÚN - CURSO DE ENTRENADOR AUXILIAR

SANTIAGO VEIGA FERNÁNDEZ ESCUELA NACIONAL DE ENTRENADORES REAL FEDERACIÓN ESPAÑOLA DE NATACIÓN ISBN: 978-84-09-41694-3BIOMECÁNICA DE LOS DEPORTES ACUÁTICOS FASE COMÚN

Contenido del texto

Prefacio 3

Sección 1. Conceptos básicos de biomecánica deportiva. 4 1.1 Conceptualización 4 1.2 Análisis cinemático 5 1.3 Análisis dinámico 7 1.4 Representaciones en biomecánica. 8

Sección 2. Análisis biomecánico de las acciones deportivas en los deportes acuáticos. 13 2.1 Acciones fuera del agua 13 a) Giros 13 b) Saltos 16 c) Lanzamientos 19 2.2 Acciones dentro del agua 21 a) El medio acuático 21 b) Fuerzas de flotación 21 c) Fuerzas de resistencia 26 d) Fuerzas propulsivas 30

Sección 3. Técnicas de análisis biomecánico en los deportes acuáticos. 37 3.1 Análisis biomecánico teórico. 37 3.2 Análisis biomecánico cualitativo 39 a) Preparación 39 b) Observación 41 c) Evaluación 43 d) Intervención 45 3.3 Análisis biomecánico cuantitativo 47 a) Técnicas de análisis cinemático 47 b) Análisis dinámico 51 ESCUELA NACIONAL DE ENTRENADORES RFEN 2

BIOMECÁNICA DE LOS DEPORTES ACUÁTICOS FASE COMÚN

Prefacio

El presente texto de Biomecánica de los Deportes Acuáticos está diseñado para servir de apoyo al curso de Fase Común de la Escuela Nacional de Entrenadores perteneciente a la Real Federación Española de Natación. El objetivo del texto es el acercar los conceptos biomecánicos y de análisis del movimiento a la práctica diaria de los entrenadores en las disciplinas acuáticas. Es decir, ayudar a los técnicos a entender mejor 1) el porqué de la técnica en los diferentes gestos técnicos que realizan nuestros deportistas y 2) algunas herramientas básicas sobre cómo analizar el movimiento del deportista, principalmente a través del uso del vídeo. ¿ Por qué los jugadores de waterpolo llevan el balón hacia atrás antes de realizar el lanzamiento a portería?, ¿Por qué los nadadores realizan la tracción subacuática de brazos manteniendo el codo en posición elevada?, ¿Por qué las nadadoras de natación artística realizan movimientos laterales de remadas para propulsarse?, ¿Por que los saltadores se encogen completamente en el aire cuando quieren girar muy rápido? Estos son algunos ejemplos de las cuestiones que podemos explicar fácilmente siguiendo algunos conceptos de la mecánica del movimiento y que son clave en la labor de los entrenadores con sus deportistas.

La presente edición de Biomecánica de los Deportes Acuáticos no pretende ser un texto muy formal desde el punto de vista de las ciencias y su notación matemática, sino que busca facilitar la aplicación práctica de los conceptos mecánicos que cualquiera puede encontrar en multitud de libros de texto. Por ello, no abundan en el presente texto las formulas ni las ecuaciones y no nos preocupa ser estrictamente meticulosos con la explicación de conceptos de mucha complejidad (como la mecánica de fluidos) y cuyo ámbito de actuación supera con mucho el de un entrenador de los deportes acuáticos. Lo importante, en este caso, es que la información planteada facilite al entrenador tener un entendimiento mejor de algunos conceptos que maneja durante el entrenamiento de gestos técnicos y movimientos deportivos.

El texto se compone de una primera parte que trata de aclarar el objeto de estudio de la biomecánica de los deportes acuáticos y las diferentes áreas dentro de dicha disciplina. La segunda parte del texto, la más extensa, analiza los diferentes tipos de acciones deportivas más comunes (tanto dentro como fuera del agua) en los deportes acuáticos. Por último, la tercera parte del texto trata del análisis biomecánico del movimiento y de cómo los entrenadores pueden utilizar herramientas sencillas para calcular algunas variables básicas del movimiento.

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Sección 1. Conceptos básicos de biomecánica deportiva.

1.1 Conceptualización

El primer aspecto importante cuando nos adentramos en la biomecánica de los deportes acuáticos es delimitar bien el ámbito de esta disciplina. La biomecánica es un área de conocimiento que se engloba dentro de la mecánica y de la física. La física es una ciencia que busca la explicación de cómo funciona el universo y ello implica el estudio de fenómenos como la energía, la materia, el tiempo o el espacio. De todos estos conceptos a los que se trata de buscar explicación, aquellos que tienen que ver con el movimiento de los cuerpos son los que estudia la mecánica. Y la aplicación de dicha área de conocimiento al movimiento de los seres vivos es el objeto de estudio de la biomecánica. Por tanto, la biomecánica trata de describir y explicar las causas del movimiento de los seres vivos. Mas específicamente, en el tema que nos ocupa en este texto, describir y explicar el movimiento que se produce en las disciplinas propias de los deportes acuáticos.

Obviamente, el estudio del movimiento en el cuerpo humano es una disciplina de una gran complejidad y por ello se suele dividir en dos enfoques: el estudio del movimiento desde un enfoque mecánico o desde un enfoque sistemático-estructural. El análisis sistemático-estructural se centra en analizar qué estructuras del cuerpo humano (huesos, músculos, articulaciones, ... ) están implicadas en un determinado movimiento y cuál es la función que realizan. Este enfoque está muy relacionado con el área de la salud y con el estudio de las patologías y lesiones que se producen durante el movimiento. Sin embargo, en el presente texto, nos vamos a centrar en un enfoque mecánico en el que se analiza el movimiento del cuerpo humano desde un punto de vista externo. Es decir, no se analizan las estructuras del cuerpo implicadas en un movimiento, sino que se trata de describir el movimiento del cuerpo y analizar las causas (fuerzas) que lo provocan. De esta manera, por ejemplo, se podrá cuantificar el desplazamiento realizado en un movimiento, la velocidad con la que se realiza el desplazamiento o la aceleración alcanzada y también se podrán cuantificar qué fuerzas se han aplicado para poder alcanzar dichas distancias, velocidades o aceleraciones.

Dentro del enfoque mecánico de la biomecánica deportiva, el análisis del movimiento del deportista puede ser de dos tipos (Figura 1):

• El análisis cinemático, que describe cómo es el movimiento de un cuerpo.
• El análisis dinámico, que analiza las causas (fuerzas) del movimiento de un cuerpo.

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Análisis dinámico y cinemático

DINÁMICA F t CINEMÁTICA a t Figura 1: Ejemplo gráfico de la diferencia entre análisis dinámico y cinemático.1

1.2 Análisis cinemático

El análisis cinemático es el tipo de análisis biomecánico con el que están más familiarizados los entrenadores en su día a día. En efecto, gran parte de su trabajo consiste en evaluar el movimiento de sus deportistas en base a imágenes captadas por medio de dispositivos móviles o simplemente mediante la observación directa de la ejecución técnica. Los parámetros cinemáticos básicos que permiten describir cuantitativamente un movimiento son tres: posición, velocidad y aceleración (Figura 2). Si queremos realizar un análisis cinemático de un movimiento, podremos describir la posición del cuerpo o una parte del cuerpo, indicar a qué velocidad se está moviendo y con qué aceleración. Todos los demás parámetros cinemáticos que podamos obtener sobre un movimiento serán, en realidad, magnitudes derivadas de estas tres. Algunos parámetros cinemáticos derivados son muy comunes como el ángulo formado entre dos vectores o segmentos (cada uno de ellos definido por dos puntos), la trayectoria de un punto (o secuencia de posiciones a lo largo del tiempo) o la distancia recorrida por un punto (o diferencia de posición entre dos puntos origen y final). El concepto del ángulo nos recuerda que, a la hora de describir un movimiento, debemos distinguir los movimientos lineales (o de traslación) y los movimientos angulares (o de giro). Por ello, la posición, velocidad o aceleración de un movimiento podrá referirse a un movimiento lineal, angular o una combinación de los dos.

1 Modificado de Sant'Anna, A. & Wickström, N. (2013). Symbolic Approach to Motion Analysis: Framework and Gait Analysis Case Studies. Halmstad University. ESCUELA NACIONAL DE ENTRENADORES RFEN 5

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Parámetros cinemáticos básicos

Posición Parámetros cinemáticos básicos Velocidad Aceleración Figura 2: Los parámetros cinemáticos básicos representan las magnitudes básicas que podemos utilizar para describir el movimiento.

El primer paso para poder realizar un análisis cinemático y describir la posición, velocidad o aceleración de un movimiento va a ser establecer el sistema de referencia respecto al cual calculamos los parámetros del movimiento. Podremos utilizar sistemas de referencia globales como el que utilizan los GPS y, de este modo, determinar la posición de un cuerpo en el planeta tierra. Pero la mayoría de las ocasiones utilizaremos sistemas de referencia locales, que se suelen encuadrar en el contexto del movimiento y que nos permitirán describir la posición, velocidad o aceleración del movimiento en relación a ellos. Un ejemplo de sistema de referencia muy utilizado cuando se realiza el análisis biomecánico en competición es utilizar referencias formadas por las líneas o marcas del terreno de juego (Figura 3). De este modo, se considera la posición cero una de las esquinas del terreno de juego y, en base a ella, se puede determinar la posición de un cuerpo con sus coordenadas cartesianas. Otro ejemplo de sistema de referencia cuando se describe el movimiento de los segmentos del cuerpo es considerar el centro de gravedad del sujeto como la posición cero y describir el movimiento de los segmentos en relación a la posición del centro de gravedad.

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Sistema de referencia local en el campo de juego

20,00 ; 15,00 m 0,00 ; 15,00 m 0,00 ; 0,00 m Figura 3 Ejemplo de sistema de referencia local en el campo de juego.

1.3 Análisis dinámico

El análisis de las fuerzas que intervienen en un movimiento es un tipo de análisis menos tangible para los entrenadores, ya que normalmente es mucho más difícil medir las fuerzas en la práctica diaria con los deportistas. Lo más comun es que los entrenadores midan parámetros cinemáticos del movimiento que, posteriormente, permitirán estimar cuáles han sido las fuerzas aplicadas por el deportista. Por ejemplo, cuando medimos la velocidad en la ejecución de un ejercicio de fuerza con sobrecarga, utilizamos ese parámetro cinemático (velocidad) para estimar cuál ha sido la fuerza aplicada por el deportista para levantar la carga del ejercicio.

Las fuerzas son las magnitudes que provocan el movimiento (o la ausencia de movimiento) de un cuerpo. Sin embargo, las fuerzas no son magnitudes visibles por parte del entrenador y, a no ser que se cuente con equipamiento costoso (como plataformas de fuerzas o dinamómetros), no es sencillo poder realizar mediciones dinámicas. Dentro del contexto del movimiento humano, se suelen considerar fuerzas internas como aquellas que se generan entre las estructuras del cuerpo humano. Por ejemplo, la tensión que genera el musculo al contraerse sobre el tendón y el hueso para provocar el movimiento de la extremidad correspondiente (Figura 4). Por otro lado, las fuerzas externas son aquellas que el cuerpo aplica sobre el suelo o los objetos a su alrededor y viceversa. Como fuerzas externas se suelen considerar la fuerza peso (la fuerza con la que el planeta tierra atrae a nuestro cuerpo situado en la superficie terrestre), las fuerzas de acción-reacción (como la que ejercemos sobre el suelo cuando estamos de pie y que el suelo nos devuelve con la misma magnitud y sentido contrario), las fuerzas de rozamiento entre dos superficies, las fuerzas aerodinámicas y las fuerzas hidrodinámicas (como la flotación).

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