Читать книгу Natación - Ernest W. Maglischo - Страница 38

Al avanzar los nadadores, la fricción entre la piel y el agua causa que una corriente de moléculas de agua esté en contacto con la piel. Estas moléculas son arrastradas por la piel y, a su vez, ejercen un efecto de fricción sobre las corrientes adyacentes, arrastrándolas también. Este patrón seguirá capa por capa en las corrientes adyacentes de agua hasta que, a alguna distancia del cuerpo, la cantidad de fricción entre las moléculas de agua sea insuficiente para causar cualquier efecto adicional. Aquellas corrientes de agua que son arrastradas hacia delante por el cuerpo se llaman colectivamente la capa límite. Esta capa aumentará la cantidad de trabajo que los nadadores tienen que hacer para acelerar el cuerpo hacia delante a causa de la masa adicional de agua que están arrastrando con ellos.

Sin embargo, la capa límite será separada del cuerpo en muy poco tiempo, porque las moléculas de agua que están siendo arrastradas hacia delante colisionarán con otras moléculas justo delante de él. Las moléculas de agua que se separan rebotarán al azar dentro del camino de corrientes adyacentes, y crearán un camino cada vez más ancho de turbulencia. Cuando la cantidad de turbulencia llega a ser lo suficientemente grande, se dice que la capa límite se separa. Es decir, las capas de moléculas de agua que estaban siendo arrastradas por los nadadores ahora estarán girando violentamente en torno a ellos de forma totalmente aleatoria. Desafortunadamente, esto simplemente cambia el efecto retardador de la masa añadida de agua que estaban arrastrando por una forma aún más potente de arrastre resistivo. La turbulencia resultante aumenta la presión inmediatamente delante y a los lados de los nadadores, y el diferencial de presión entre la parte de delante y la parte de atrás reducirá su velocidad de avance a no ser que apliquen bastante fuerza propulsora adicional para mantenerla.

La fotografía y el dibujo presentados en la figura 2.10 ilustran cómo las capas límite reaccionan a las fuerzas de fricción. La fotografía muestra el movimiento real de un fluido alrededor de un objeto con perfil de ala inmerso en un túnel de aire. Obsérvese el área circular de turbulencia en la parte trasera. Aquí es donde la capa límite se ha separado. El dibujo ilustra los movimientos de las moléculas de agua que causan la separación de la capa límite. Primero, la superficie del objeto con perfil de ala crea fricción, que hará que una capa límite de fluido cambie de dirección y se desplace en la misma dirección que él. Luego, cuando las moléculas de agua en esta capa límite colisionan inmediatamente con otras, tanto detrás, como a los lados, crean un patrón de turbulencia que, en algún punto distante, hará que la capa límite se separe completamente de la superficie del objeto.

Figura 2.10. El efecto del arrastre por fricción sobre la capa límite. La fotografía (a) muestra el movimiento real de fluidos alrededor de un objeto inmerso con perfil de ala. El dibujo (b) ilustra la razón de la turbulencia cada vez mayor de este fluido.

Adaptado de Prandtl y O. G. Tietgens, 1957.

Figura 2.11. Una nadadora llevando flecos.

Reimpresa de Hay y Thayer, 1989.

Algunos investigadores creen que el arrastre por fricción es tan ínfimo en lo que concierne a los nadadores, porque los humanos son tan poco hidrodinámicos, que el arrastre por ola y por forma causan la separación de la capa límite casi inmediatamente cuando el agua empieza a rodear su cuerpo (Clarys, 1979). Sin embargo, Hay y Thayer (1989) realizaron un estudio que rechaza esta opinión. Pudieron estudiar el patrón del flujo del agua alrededor del cuerpo pegándole flecos de plástico. Cuando se filmaron a los nadadores debajo del agua, el movimiento ondulatorio de los flecos demostró la dirección del agua en la capa límite. Dichos investigadores concluyeron que una capa límite podría mantenerse intacta sobre ciertas superficies del cuerpo al avanzar los nadadores por el agua. Se muestra a una nadadora con flecos pegados en la figura 2.11. Esta nadadora está realizando el batido de delfín con una tabla. Se ven las áreas en la parte delantera del tronco, en los muslos y en las piernas donde los flecos están uniformemente aplanados hacia atrás contra estas superficies.

Los factores principales que influyen en la cantidad de arrastre por fricción ejercido en objetos son:

 el área de superficie del objeto,

 la velocidad del objeto y

 la rugosidad de su superficie.

Los nadadores no pueden controlar su área de superficie. De igual manera, la velocidad sólo puede controlarse hasta el punto de que se puede escoger un ritmo para las partes iniciales de la prueba. Esto deja la uniformidad de la superficie como la fuente del arrastre por fricción más propensa a ser reducida.

Evidentemente, las superficies lisas causan menos fricción que las rugosas. Las superficies lisas reducen la fricción entre el agua y la piel de manera que los nadadores arrastran menos moléculas de agua con ellas en la capa límite. A su vez, esto resulta en menos turbulencia cuando se separa la capa límite. Esto puede explicar por qué los nadadores casi universalmente mejoran su rendimiento cuando llevan bañadores de poca fricción, tales como los nuevos bañadores completos que cubren un área grande del cuerpo, y cuando llevan gorros que dan una forma más hidrodinámica a la cabeza y reducen el arrastre del pelo suelto. También explica por qué los nadadores mejoran su tiempo cuando se afeitan antes de competiciones importantes.

Con respecto a afeitarse, los nadadores han aprendido a lo largo de los años que la eliminación del vello mejorará su tiempo entre 0,5 y 2 s por 100 m. Sin embargo, los expertos no están de acuerdo en la razón de la mejora. Algunos creen que se debe a una reducción del arrastre por fricción. Otros creen que cualquier mejora se debe a factores psicológicos o al hecho de sentir mejor el agua.

Sharp y Costill (1989) han presentado una prueba convincente que sugiere que el afeitado efectivamente reduce el arrastre por fricción. Estudiaron a un grupo de nadadores que realizaron pruebas submáximas a un ritmo determinado y a velocidades idénticas. Se estableció la velocidad de la misma forma, tanto antes como después del afeitado, utilizando una máquina de ritmos. Después del afeitado, los nadadores completaron sus pruebas a un ritmo determinado con valores de lactato en sangre considerablemente más bajos y mayores longitudes de brazada. Los valores medios de lactato en sangre para el grupo disminuyeron de 8,48 mmol/l antes del afeitado a 6,47 mmol/l después del afeitado para las pruebas del mismo tiempo y ritmo. La longitud media de brazada aumentó de 2,07 m/ciclo de brazada antes del afeitado a 2,31 m/ciclo de brazada después. El grupo de control no mejoró en ningún parámetro. Nueve días separaban los períodos de prueba antes y después del afeitado, de manera que el nivel de acondicionamiento de los nadadores probablemente no había cambiado.

Era posible asignar los resultados presentados por estos investigadores al hecho de que los nadadores pudieron sentir mejor el agua. Por consiguiente, Sharp y Costill hicieron que los sujetos participasen en otra prueba, esta vez diseñada para mostrar que las mejoras en las pruebas a un ritmo determinado se debían a la reducción del arrastre por fricción. Tanto el grupo experimental como el de control realizaron series idénticas antes y después del afeitado. Sin embargo, en este caso, nadaban atados y se comparó el coste energético de ambas condiciones. La razón de nadar atado era para eliminar el arrastre por fricción. Los nadadores no podían arrastrar el agua con ellos si no se estaban desplazando por ella. Por lo tanto, si los nadadores mejoraban su rendimiento en la prueba en la que estaban atados después del afeitado, se debería probablemente a una mejor sensación cinestésica. Y si su rendimiento en la prueba en que estaban atados no mejoraba después del afeitado, sería una buena indicación de que las mejoras que habían conseguido en las pruebas anteriores se debían probablemente a un menor arrastre por fricción. Se evaluó el coste energético de las dos condiciones midiendo y comparando el consumo de oxígeno durante varias etapas incrementales del trabajo.

Los nadadores no reducían el coste energético durante las pruebas de natación cuando estaban atados después del afeitado. Al parecer, el afeitado no mejoró su capacidad de sentir el agua. De otra forma, los nadadores hubieran realizado brazadas más eficaces y el coste energético hubiera sido más bajo en la natación atada después de eliminar el vello. Por lo tanto, los autores concluyeron que una reducción del arrastre por fricción, como resultado del afeitado, parecía ser la causa lógica de las menores concentraciones de lactato en sangre y los incrementos de la longitud media por brazada.

Existen otros métodos, además de afeitarse, que pueden utilizar los nadadores para reducir el arrastre por fricción. Llevar bañadores hechos de telas de baja fricción es uno de ellos. Parece que se están desarrollando nuevas telas de baja fricción cada pocos meses. Se pretende que algunas telas causan menos arrastre por fricción que la piel humana. Queda por confirmar si estas pretensiones son verdaderas, porque los métodos actuales para medir el arrastre por fricción de las telas carecen de la validez suficiente para proporcionar un resultado fidedigno. Varios estudios han demostrado que el arrastre pasivo se reduce cuando se remolca a los nadadores por el agua vestidos en los nuevos bañadores parciales y completos. Sin embargo, estas comparaciones se hicieron comparándolos con el arrastre pasivo de nadadores sin afeitar. Que yo sepa, en la actualidad, no existen datos publicados que muestren que el arrastre pasivo es menor cuando se comparan los valores de nadadores afeitados con y sin los bañadores completos.

Tengan una baja fricción o no, los bañadores que se ajustan bien deben reducir el arrastre por fricción por el agua a causa de su efecto sobre el contorno del cuerpo. Desde un punto de vista positivo, dichos bañadores pueden hacer que el cuerpo sea más hidrodinámico reduciendo los michelines del pecho y de las caderas. Desde un punto de vista negativo, el grosor adicional de la tela podría aumentar la circunferencia de las partes del cuerpo y, así, incrementar el arrastre por forma. Quizá, cuando se haya perfeccionado la metodología para medir el arrastre activo, podremos decir de forma concluyente si ciertas telas y estilos de bañador reducen el arrastre por fricción más que la piel afeitada. Hasta entonces, los nadadores tendrán que decidir basándose en sus sensaciones y su rendimiento. Sin embargo, cualquier bañador que escojan debe ajustarse bien. No debería tener bolsillos o áreas sueltas que puedan atrapar el agua. Se deben reducir las costuras al mínimo y no deben ser más salientes que lo necesario para mantener el bañador intacto, y éste no debe restringir el movimiento de los miembros de ninguna forma.

Llevar gorro es otra manera de reducir el arrastre por fricción. Como se mencionó anteriormente, los gorros pueden hacer que la cabeza sea más hidrodinámica y que presente una superficie más lisa al agua que una cabeza con pelo suelto. Al igual que los bañadores, los gorros deben estar confeccionados con telas que tengan un mínimo de fricción, deben carecer de costuras y ajustarse completamente con muy pocas arrugas que puedan atrapar el agua y causar turbulencia.

Recientemente, se han introducido bañadores y gorros con superficies rugosas. La razón es que un pequeño grado de rugosidad uniforme en una superficie tiende a causar que la capa límite se separe un poco más tarde, lo que trae como resultado menos turbulencia alrededor del objeto. Una superficie rugosa causa la formación de vórtices de burbuja, áreas donde la capa límite se separa y luego se une otra vez por encima de la superficie del objeto. La formación de vórtices de burbuja tiene el efecto de retrasar la separación completa de la capa límite del objeto. El mejor ejemplo de la forma en que se puede utilizar una superficie rugosa para mantener una capa límite intacta durante más tiempo es la superficie con hoyuelos de una pelota de golf. La rugosidad de la superficie causa la formación de vórtices de burbuja y, al hacerlo, una separación más tardía de la capa límite alrededor de la pelota. Como la capa límite se separa más tarde, el área de remolinos detrás de la pelota será menor y se llenará más rápidamente. Esto, a su vez, reduce el efecto de succión trasera sobre la pelota de manera que irá más lejos en el aire. Puede ser posible que alguna rugosidad en la superficie de los bañadores y los gorros pudiese retrasar la separación completa de la capa límite y así reducir el arrastre por fricción. Sin embargo, no tenemos manera de asegurarnos porque los métodos para comprobar este efecto todavía no son lo suficientemente sofisticados como para llegar a una conclusión fidedigna.