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CAPÍTULO 2

Biomecánica del ejercicio resistido

Jeffrey M. McBride*

A la conclusión del capítulo, el lector:

•Identificará los principales componentes de la musculatura esquelética.

•Diferenciará los diversos tipos de palancas del sistema musculoesquelético.

•Concretará los movimientos anatómicos primarios durante los ejercicios y las actividades deportivas.

•Calculará el trabajo lineal y rotacional y la potencia.

•Describirá los factores que contribuyen a la fuerza y potencia del ser humano.

•Evaluará los patrones de potencia y fuerza resistida de las máquinas para el ejercicio.

•Definirá los factores importantes para la biomecánica articular en el ejercicio.

________

*El autor agradece la significativa aportación de Everett Harman en la redacción de este capítulo.

Conocer la biomecánica es importante para entender los movimientos del ser humano, así como los que intervienen en el deporte y el ejercicio. La biomecánica se centra en los mecanismos a través de los cuales los componentes musculoesqueléticos interactúan y generan movimiento. Conocer el desarrollo de los movimientos del cuerpo humano y las tensiones que los movimientos imponen al sistema musculoesquelético facilita el diseño de programas eficaces y seguros de entrenamiento resistido.

Este capítulo empieza con una revisión de la musculatura esquelética, la mecánica corporal y los patrones primarios de movimiento durante el ejercicio y las actividades deportivas, y después se describen los principios biomecánicos relacionados con la manifestación de la potencia y la fuerza del cuerpo humano. A continuación, se examinan las fuentes primarias de resistencia a la contracción muscular usadas en las máquinas de ejercicio, incluyendo la gravedad, la inercia, el rozamiento, la viscosidad y la elasticidad. Finalmente, se analizan los aspectos del entrenamiento resistido relacionados con la biomecánica articular (con especial énfasis en los hombros, la espalda y las rodillas).

Musculatura esquelética

Para producir movimientos y generar fuerza contra objetos externos, los dos extremos de un músculo esquelético deben insertarse en el hueso por medio de tejido conjuntivo. Tradicionalmente, los anatomistas definen el origen del músculo como su inserción proximal (la más próxima al centro del cuerpo) y la inserción como su anclaje distal (más alejado del centro del cuerpo). En ocasiones el origen se define como la estructura más estática en la que se inserta el músculo y la inserción como la estructura de mayor movilidad. Esta definición puede llevar a invertir, por confusión, la posición del origen y la inserción. Por ejemplo, durante una flexión de abdominales con las piernas rectas, el origen del músculo ilíaco es el fémur debido a su inmovilidad relativa. La pelvis, al actuar con más movilidad, es la inserción. Sin embargo, durante el ejercicio de elevación de las piernas, la pelvis se mantiene relativamente inmóvil y, por tanto, se convierte en el origen, mientras que el fémur, al mostrarse más móvil, se convierte en la inserción. La definición tradicional, por tanto, es la más consistente.

Los músculos se insertan en el hueso de diversas formas. En las inserciones carnosas, que se suelen localizar en el extremo proximal del músculo, las fibras musculares se fijan directamente al hueso, habitualmente sobre un área amplia para que la fuerza se distribuya y no esté muy focalizada. Las inserciones fibrosas, como los tendones, se mezclan y son contiguas a las vainas de los músculos y al tejido conjuntivo que rodea el hueso. Presentan fibras adicionales que se extienden por el mismo hueso para lograr una unión más resistente.

Virtualmente todos los movimientos del cuerpo implican la acción de más de un músculo. El músculo más directamente implicado en producir un movimiento recibe el nombre de agonista. Un músculo que ralentiza o detiene el movimiento se considera antagonista. El músculo antagonista ayudar a estabilizar la articulación y a frenar la extremidad al final de un movimiento rápido, con lo cual protege de fuerzas potencialmente destructivas las estructuras articulares cartilaginosas y ligamentarias. Durante un lanzamiento, por ejemplo, el músculo tríceps actúa de agonista, extendiendo el codo para acelerar la pelota. Por el contrario, cuando el codo se aproxima a su extensión completa, el músculo bíceps actúa de antagonista para ralentizar la extensión del codo y detenerla, con lo cual protege las estructuras del codo de impactos internos.

Un músculo se considera sinérgico cuando colabora indirectamente en un movimiento. Por ejemplo, los músculos que estabilizan la escápula actúan como sinérgicos durante el movimiento del brazo. Sin estos músculos sinérgicos, los músculos que mueven el brazo (muchos de los cuales tienen su origen en la escápula) no serían eficaces en la ejecución del movimiento. Los músculos sinérgicos también se activan para controlar el movimiento del cuerpo cuando el agonista es un músculo que cruza dos articulaciones. Por ejemplo, el músculo recto femoral rebasa la cadera y la rodilla, y actúa flexionando la cadera y extendiendo la rodilla cuando se contrae. Incorporarse de una sentadilla profunda requiere la extensión de la cadera y la rodilla. Si el músculo recto femoral tiene que actuar extendiendo la rodilla mientras la persona se incorpora sin inclinar el tronco hacia delante, entonces los músculos extensores de cadera, como el glúteo mayor, deben actuar como sinérgicos para contrarrestar la flexión de las caderas que, de otro modo, se produciría como resultado de la tensión del músculo recto femoral.

Palancas del sistema musculoesquelético

Aunque hay muchos músculos en el cuerpo que no actúan por medio de palancas, como los músculos del rostro, la lengua, el corazón, las arterias y los esfínteres, los movimientos del cuerpo directamente implicados en el deporte y el ejercicio actúan a través de palancas óseas. Para entender cómo produce el cuerpo esos movimientos, se requiere un conocimiento esencial de las palancas. Veamos varias definiciones básicas:

•Brazo de palanca. Distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza hasta el fulcro. La línea de acción de una fuerza es una línea infinitamente larga que pasa por el punto de aplicación de la fuerza, orientada en la dirección en que se ejerce la fuerza.

•Fuerza muscular. Fuerza generada por actividad biomecánica o por el estiramiento de tejido no contráctil que tiende a aproximar los extremos opuestos de un músculo.

•Fuerza de resistencia. Fuerza generada por una fuente externa al cuerpo (p. ej., la gravedad, la inercia o el rozamiento) y que se opone a la fuerza muscular.

•Fulcro. Punto de apoyo de una palanca.

FIGURA 2.1 Palanca. La palanca transmite fuerza tangencial al arco de rotación de un punto de contacto a otro a lo largo de la longitud del objeto. FA = fuerza aplicada a la palanca; PFA = brazo de palanca de la fuerza aplicada; FR = fuerza que opone resistencia a la rotación de la palanca; PFR = brazo de palanca de la fuerza de resistencia. La palanca aplica una fuerza sobre el objeto que equivale en magnitud a la FR, pero en sentido opuesto.

FIGURA 2.2 Palanca de primer orden (el antebrazo). Extensión del codo contra una resistencia (p. ej., un ejercicio de extensión del músculo tríceps). O = fulcro; FM = fuerza muscular; FR = fuerza de resistencia; PM = brazo de palanca de la fuerza muscular; PR = brazo de palanca de la fuerza de resistencia. Ventaja mecánica = PM/PR = 5 cm/40 cm = 0,125, la cual, al ser inferior a 1, constituye una desventaja.

•Palanca. Cuerpo rígido o semirrígido que, cuando soporta una fuerza cuya línea de acción no pasa por su punto de apoyo, ejerce fuerza sobre cualquier objeto que se oponga a su tendencia a girar (figura 2.1).

•Palanca de primer orden. Palanca en la que la fuerza del músculo y la fuerza de resistencia actúan sobre puntos opuestos del fulcro (figura 2.2).

•Palanca de segundo orden. Palanca en la que la fuerza muscular y la fuerza de resistencia actúan sobre el mismo lado del fulcro, donde la fuerza muscular actúa sobre un brazo de palanca más largo que el de la fuerza de resistencia, como cuando los músculos de la pantorrilla trabajan para ponernos de puntillas (figura 2.3). Gracias a su ventaja mecánica (es decir, a que el brazo de palanca es relativamente largo), la fuerza muscular requerida es menor que la fuerza de resistencia (el peso corporal).

•Palanca de tercer orden. Palanca en la que la fuerza muscular y la fuerza de resistencia actúan sobre el mismo lado del fulcro, donde la fuerza muscular actúa sobre un brazo de palanca más corto que el de la fuerza de resistencia (figura 2.4). La ventaja mecánica es, por tanto, inferior a 1, de modo que la fuerza muscular tiene que ser mayor que la fuerza de resistencia para generar un torque igual al producido por la fuerza de resistencia.

•Torque (también llamado momento). Grado en que una fuerza tiende a girar un objeto sobre un fulcro específico. Se define cuantitativamente como la magnitud de una fuerza multiplicada por la longitud de su brazo de palanca.

•Ventaja mecánica. Relación entre el brazo de palanca de una fuerza aplicada y el brazo de palanca de la fuerza de resistencia (figura 2.1). Para que haya un estado de equilibrio entre el torque aplicado y el torque de resistencia, el producto de la fuerza muscular y el brazo de palanca a través del cual actúa debe equivaler al producto de la fuerza de resistencia y su brazo de palanca. Por tanto, una ventaja mecánica, representada por una relación superior a 1, permite que la fuerza aplicada (muscular) sea inferior que la fuerza de resistencia para producir una cantidad pareja de torque. Por el contrario, una ventaja mecánica con una relación inferior a 1 indica que solo hay que aplicar una fuerza (muscular) mayor que la resistencia presente, creándose así una desventaja evidente para el músculo.

La figura 2.2 muestra una palanca de primer orden, porque la fuerza muscular y la fuerza de resistencia actúan sobre los lados opuestos del fulcro. Durante un esfuerzo isométrico o una rotación articular a velocidad constante, FM · PM = FR · PR. Como PM es mucho menor que PR, FM debe ser mucho mayor que FR; esto pone en evidencia la naturaleza poco ventajosa de esta disposición (es decir, se requiere más fuerza muscular para generar empuje contra una resistencia externa relativamente pequeña).

FIGURA 2.3 Palanca de segundo orden (el pie). Flexión plantar contra una resistencia (p. ej., ponerse de puntillas). FM = fuerza muscular; FR = fuerza de resistencia; PM = brazo de palanca de la fuerza muscular; PR = brazo de palanca de la fuerza de resistencia. Cuando se eleva el cuerpo, el antepié, que es el punto sobre el cual gira el pie, se convierte en el fulcro (O). Como PM es mayor que PR, FM es menor que FR.

FIGURA 2.4 Palanca de tercer orden (el antebrazo). Flexión del codo contra una resistencia (p. ej., un ejercicio de flexión de bíceps). FM = fuerza muscular; FR = fuerza de resistencia; PM = brazo de palanca de la fuerza muscular; PR = brazo de palanca de la fuerza de resistencia. Como PM es mucho menor que PR, FM debe ser mucho mayor que FR.

La mayoría de los músculos del ser humano que imprimen un giro a las extremidades en las articulaciones actúan con una ventaja mecánica inferior a 1 (es decir, con des- ventaja mecánica). Por eso, la fuerza interna de los músculos es mucho mayor que la fuerza ejercida por el cuerpo sobre objetos externos. Por ejemplo, en la figura 2.2, como el brazo de palanca y resistencia es ocho veces más largo que el brazo de palanca del músculo, la fuerza muscular debe equivaler a ocho veces la fuerza de resistencia. Las fuerzas internas extremadamente elevadas que experimentan los músculos y tendones explican en gran parte las lesiones de estos tejidos. Durante el movimiento, la clasificación de una palanca como de primero, segundo o tercer orden a menudo depende de la decisión un tanto arbitraria de dónde se sitúa el fulcro. Por tanto, entender el principio de la ventaja mecánica es mucho más importante que ser capaz de clasificar palancas.

La ventaja mecánica a menudo cambia continuamente durante las actividades de la vida real. Veamos unos ejemplos:

•En movimientos de flexión y extensión de la rodilla, donde la articulación no es una verdadera trocleartrosis, la localización del eje de rotación cambia continuamente a lo largo del arco de movilidad, con lo cual afecta la longitud del brazo de palanca a través del cual actúan los músculos cuádriceps e isquiotibiales. Durante la extensión de la rodilla, la rótula ayuda a prevenir grandes cambios en la ventaja mecánica del músculo cuádriceps al impedir que su tendón se hunda y se aproxime demasiado al eje de rotación.

•En movimientos como la flexión y extensión del codo no hay una estructura como la rótula que mantenga relativamente constante la distancia perpendicular entre el eje de rotación articular y la línea de acción del tendón (figura 2.5).

•Durante el entrenamiento resistido con pesas libres, el brazo de palanca a través del cual actúan las pesas equivale a la distancia horizontal de una línea que recorre el centro de masa de la haltera o la mancuerna hasta la articulación del cuerpo sobre la que se produce la rotación de la extremidad; por tanto, el brazo de palanca de la resistencia varía a lo largo del movimiento (figura 2.6).

La mayoría de los músculos esqueléticos trabajan con una desventaja mecánica considerable debido a la configuración de las palancas del cuerpo humano en relación con las fuerzas externas a las que el cuerpo opone resistencia. En consecuencia, durante el deporte y otras actividades físicas, la fuerza de músculos y tendones es muy superior a la ejercida por las manos o los pies sobre los objetos externos o el suelo.

FIGURA 2.5 Durante la flexión del codo por acción del músculo bíceps, la distancia perpendicular del eje de rotación de la articulación hasta la línea de acción del tendón varía durante el arco de movilidad articular. Cuando el brazo de palanca (P) es más corto, la ventaja mecánica es menor.

Variaciones en la inserción de los tendones

Existe una considerable variación en la estructura anatómica del ser humano, incluyendo los puntos del hueso en que se insertan los tendones. Una persona cuyos tendones se inserten en localizaciones óseas alejadas del centro articular debería ser capaz de levantar pesos mayores, porque la fuerza muscular actúa a través de un brazo de palanca más largo y, por tanto, puede producir más torque en la articulación. (En la figura 2.5, por ejemplo, consideramos el modo en que cambiaría el brazo de palanca [P] si la inserción del tendón estuviera más a la derecha). Sin embargo, es importante saber que existe cierta compensación por la inserción del tendón. La ventaja mecánica adquirida al insertarse los tendones más lejos del centro de la articulación se acompaña de una pérdida de velocidad máxima, porque el músculo se tiene que contraer más para que la articulación se mueva hasta completar cierto arco articular. Es decir, el acortamiento muscular causa una menor rotación de los segmentos corporales alrededor de una articulación, lo cual se traduce en una pérdida de velocidad de movimiento.

La figura 2.7a muestra que, al empezar con la articulación extendida, cuando un músculo hipotético se acorta en cierto grado, la articulación gira 37°. Sin embargo, si el músculo se insertase más lejos del centro articular, como en la figura 2.7b, el mismo acortamiento del músculo solo causaría una rotación de 34° de la articulación debido a la geometría del triángulo dinámico cuyos vértices están en el origen e inserción del músculo y en el centro de rotación de la articulación.

Para generar cierta velocidad de rotación articular, todo músculo inserto más lejos del centro de la articulación se deberá contraer a mayor velocidad, a una en la que pueda generar menos fuerza debido a la relación inversa entre la fuerza y la velocidad del músculo (34), descrita más adelante en este capítulo. Por lo tanto, la distribución del tendón reduce la capacidad generadora de fuerza del músculo durante movimientos más rápidos.

FIGURA 2.6 Al levantar un peso, el brazo de palanca (P) a través del cual actúa el peso y, por tanto, el torque o resistencia cambia en relación con la distancia horizontal entre el peso y el codo.

FIGURA 2.7 Cambios en el ángulo articular con incrementos similares del acortamiento del músculo cuando el tendón se inserta (a) más próximo y (b) más lejos del centro de la articulación. La configuración b presenta un brazo de palanca más grande y, por tanto, un torque mayor para la fuerza de un músculo, si bien con menos rotación por unidad de contracción muscular y, por ello, con una velocidad de movimiento más lenta.

Es posible apreciar el modo en que diferencias individuales relativamente sutiles en la estructura se traducen en diversas ventajas y desventajas. Aunque esta configuración esquelética no sea modificable, es importante entender que, para movimientos más lentos, como los del powerlifting*, la inserción de los tendones más alejada de lo normal de la articulación puede ser ventajosa, mientras que para actividades atléticas que se desarrollan a mayor velocidad, como el golpeo de la pelota con una raqueta de tenis, esta configuración puede ser poco ventajosa.

Planos anatómicos y principales movimientos del cuerpo

La figura 2.8 muestra a una persona de pie en la posición anatómica estándar. El cuerpo está erguido, los brazos junto a los costados y las palmas de las manos orientadas hacia delante. Las vistas anatómicas del cuerpo, como en la resonancia magnética, por lo general se muestran en los planos sagital, frontal y transverso, los cuales cortan el cuerpo, respectivamente, en las secciones derecha-izquierda, anterior-posterior y superior-inferior, aunque no necesariamente en el punto medio. Los planos anatómicos también son útiles para describir los principales movimientos del cuerpo. Ejemplos de movimientos durante ejercicios en estos planos pueden ser las flexiones con haltera (barra metálica con discos en los extremos) en bipedestación (en el plano sagital), las elevaciones laterales de mancuernas en bipedestación (en el plano frontal) y las aberturas con mancuernas (en el plano transverso).

El análisis biomecánico del movimiento es útil para analizar a nivel cuantitativo la actividad deseada. Sin embargo, en ausencia de la pericia o del material deportivo necesario, basta la observación para identificar las características básicas de un movimiento deportivo. A continuación, se seleccionan ejercicios que requieran un movimiento parecido de las mismas articulaciones, con lo cual se incorpora especificidad al entrenamiento. La grabación de vídeos a cámara lenta facilita la observación. Además, la existencia de programas informáticos permite un análisis más detallado de los movimientos deportivos captados en vídeo.

La figura 2.9 presenta una sencilla lista de posibles movimientos del cuerpo que proporcionan un marco manejable para la prescripción de ejercicios orientados al movimiento. Solo se tienen en cuenta los movimientos en los planos frontal, sagital y transverso, porque, si bien pocos movimientos corporales ocurren solo en estos tres planos principales, hay suficiente solapamiento de los efectos del entrenamiento como para que los músculos ejercitados en los planos también se fortalezcan durante los movimientos entre esos planos.

FIGURA 2.8 Los tres planos del cuerpo humano en la posición anatómica.

Aunque un programa que aportase ejercicios resistidos para todos los movimientos que aparecen en la figura 2.9 sería general y equilibrado, algunos de los movimientos se suelen omitir de los programas de ejercicios estándar, mientras que otros reciben un énfasis particular. Movimientos importantes en el deporte que no se suelen incorporar a los programas de entrenamiento resistido estándar son la rotación interna y externa del hombro (lanzamientos, tenis), la flexión de las rodillas (esprines), la flexión de la cadera (patadas, esprines), la flexión dorsal del tobillo (correr), la rotación interna y externa de las caderas (giro sobre un eje), la abducción y aducción de las caderas (recorte lateral), la rotación del torso (lanzamientos, bateo) y los diversos movimientos del cuello (boxeo, lucha libre).

Fuerza y potencia

Los términos fuerza y potencia se usan ampliamente para describir algunas capacidades importantes que contribuyen a los esfuerzos máximos en el deporte y otras actividades físicas. Por desgracia, a menudo hay poca consistencia en la forma en que se utilizan dichos términos. Esta sección proporciona una base científica para entender la fuerza y la potencia, así como para demostrar el modo en que diversos factores contribuyen a su manifestación.

Definiciones básicas

Aunque es ampliamente aceptado que la fuerza es la capacidad para desarrollar un esfuerzo, existe una considerable discrepancia respecto a cómo se debe medir la fuerza. El peso que una persona puede levantar probablemente sea la medida cuantitativa más antigua de la fuerza. Avances tecnológicos han popularizado el uso de la prueba de la fuerza isométrica y también la prueba de la fuerza isocinética. Todos los deportes implican aceleración (cambio en la velocidad por unidad de tiempo) del cuerpo y, en algunos deportes, también de un implemento (p. ej., bate de béisbol, jabalina, raqueta de tenis). La aceleración se asocia con la fuerza de resistencia según la segunda ley de Isaac Newton:

Debido a las diferencias individuales en la capacidad para ejercer fuerza a distintas velocidades (43), los valores de la fuerza obtenidos en pruebas con ejercicios resistidos a velocidad baja e isométricos tal vez varíen en su capacidad predictiva cuando se requiera a la vez fuerza y gran velocidad. Por tanto, poner a prueba la capacidad de un atleta para generar fuerza con distintas cargas tal vez nos proporcione más información sobre sus capacidades y debilidades para un deporte específico (6). Aunque controlar y monitorizar la velocidad durante una prueba de fuerza requiera un equipamiento sofisticado, los valores resultantes de la fuerza tal vez sean más significativos respecto a la capacidad para un deporte que las mediciones estáticas de la fuerza o el levantamiento de cargas máximas.

Potencia y trabajo positivos

La curiosidad mostrada ante el hecho de poder generar fuerza con velocidades concretas de movimiento o a gran velocidad ha derivado en un gran interés por la potencia como medida de la capacidad para ejercer fuerza a velocidades superiores. Fuera del ámbito científico, la potencia se define grosso modo como «fuerza explosiva» (42). Sin embargo, en física, potencia se define con precisión como la cantidad de trabajo por unidad de tiempo, donde el trabajo es el producto de la fuerza ejercida sobre un objeto por la distancia que se desplaza el objeto en la dirección en la que se ejerce la fuerza. Cuantitativamente, trabajo y potencia se definen como sigue:

La potencia también se considera el producto de la fuerza ejercida sobre un objeto por la velocidad del objeto en la dirección en la que se ejerce la fuerza, o bien como el producto de la velocidad del objeto por la fuerza ejercida sobre ese objeto en la dirección en la que se desplaza.

FIGURA 2.9 Principales movimientos del cuerpo. Los planos de movimiento se refieren al cuerpo en la postura anatómica a menos que se afirme lo contrario. Se enumeran los ejercicios habituales que oponen resistencia a los movimientos, así como las actividades deportivas relacionadas con ellos.

Fuente: Reproducido, con autorización, de Harman, Johnson y Frykman, 1992 (16).

TABLA 2.1 Factores para la conversión de medidas anglosajonas en unidades del SI

Para obtener	Se multiplica	Por
newtons (N)	libras (lb)	4,448
newtons (N)	kilogramos masa (kg)	aceleración de la gravedad
newtons (N)	kilogramos fuerza (kg)	9,807
metros (m)	pies (ft)	0,3048
metros (m)	pulgadas (in)	0,02540
radianes (rad)	grados (°)	0,01745

Para que cumplan su función todas las ecuaciones de este capítulo, hay que usar unidades coherentes. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), que es la norma mundial, la fuerza se mide en newtons (N), la distancia en metros (m), el trabajo en julios (J, es decir, newtons-metros o N · m), el tiempo en segundos (s) y la potencia en vatios (W, eso es, J/s). Las unidades apropiadas del SI para las ecuaciones se pueden obtener de otras unidades usuales aplicando los factores enumerados en la tabla 2.1.

A modo de ejemplo de aplicación de la ecuación 2.2, el trabajo neto realizado cuando se levanta un peso equivale a la magnitud del peso (F1) por la fuerza (F2) requerida para obtener la tasa deseada de aceleración, multiplicada por el desplazamiento (D) en que el peso se eleva verticalmente. Hay que reparar en que el peso y la dirección de la fuerza deben coincidir con la dirección del desplazamiento. La determinación de esta relación se define por el ángulo entre el vector de fuerza y el vector del desplazamiento (theta, θ). Por ejemplo, el trabajo realizado al levantar 2 m una haltera de 100 kg y completar 10 repeticiones se calcula del siguiente modo:

1.Se determina el peso (F1) en unidades SI (newtons) multiplicando la masa de la barra en kilogramos por la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado. Si no se dispone de la aceleración local de la gravedad, una buena aproximación son 9,8 m/ s². Como se dijo con anterioridad, theta (θ) es el ángulo entre el vector de la fuerza y el vector del desplazamiento, que en este caso es cero:

F₁^↑ F₂^↑ D^↑ θ = 0 grados

Fuerza para contrarrestar el peso de la barra (F1) = 9,8 m/s² · 100 kg · cos 0° = 980 N

2.Se calcula la fuerza adicional (F2) necesaria para acelerar verticalmente la masa de la barra a un ritmo dado. (La fuerza necesaria para bajar la barra de forma controlada se calcula más adelante). Por ejemplo, si el ritmo deseado de aceleración vertical ascendente es 2 m/s², la fuerza necesaria sería:

Fuerza aplicada para acelerar el ascenso de la barra (F2) = 2 m/s² · 100 kg · cos 0° = 200 N

3.Se aplica la ecuación 2.2 para calcular (en julios) el trabajo de 10 repeticiones:

Trabajo (positivo) = (980 N + 200 N) · 2 m · 10 reps = 23.600 J

Este método para calcular el trabajo resulta muy útil a la hora de cuantificar el volumen de una sesión de entrenamiento. El trabajo de cada serie se calcula como se acaba de mostrar y el trabajo total durante toda la sesión de entrenamiento se determina por adición. Para ejercicios con pesas libres, el desplazamiento vertical de la barra durante una repetición de cada ejercicio se mide, en el caso de cada persona, restando la altura de la barra hasta el suelo en su posición más baja a la altura de la barra en su posición más alta. En el caso de ejercicios en máquina de pesas, se mide el desplazamiento vertical del peso, ya que la distancia vertical recorrida por el peso durante un ejercicio debe ser el mismo, con independencia del peso que se use. En el ejemplo previo, en donde se determinó el trabajo, si se necesitan 40 segundos para practicar 10 repeticiones, la producción media de potencia en vatios para la serie se calcula usando la ecuación 2.3:

Potencia (positiva) = 23.600 J / 40 segundos = 590 W

Potencia y trabajo negativos

Como la potencia equivale al producto de la fuerza y la velocidad, cuando se ejerce fuerza sobre un peso en dirección opuesta a la que se desplaza el peso (como cuando se baja un peso de forma controlada), la potencia es negativa, al igual que el trabajo. Toda esta potencia y trabajo «negativos» se producen durante acciones musculares excéntricas, como bajar un peso o desacelerar al término de un movimiento rápido. En sentido estricto, no existe potencia ni trabajo negativos. El término trabajo negativo se refiere al trabajo ejercido sobre un músculo en vez del trabajo ejercido por ese músculo. Cuando se levanta un peso, los músculos ejercen un trabajo sobre el peso y aumentan su energía potencial. Cuando el peso desciende, su energía potencial se utiliza para realizar el mismo trabajo pero sobre el atleta. Por tanto, mientras se practican repeticiones, el atleta y el peso realizan alternativamente un trabajo sobre uno y otro, en vez de ser el atleta el que realiza de forma alternada un trabajo positivo y negativo. El ritmo al que se practican las repeticiones determina la producción de potencia. El ritmo al que la barra experimenta una aceleración descendente en caída libre es 9,8 m/s². Si la fuerza neta aplicada fuera 980 N (F1), la tasa de aceleración sería 0 m/s². Si eliminamos 200 N de fuerza (200 N dividido por la masa de la barra de 100 kg, a = F/m), la tasa de aceleración descendente de la barra sería 2 m/s² (es decir, controlando la tasa de aceleración de la barra mediante la reducción de la fuerza aplicada).

1.Se calcula la fuerza (F1) que se debe eliminar para permitir que la masa de la barra acelere en el descenso a un ritmo dado. Por ejemplo, si la tasa de aceleración descendente que se desea es 2 m/s², la fuerza requerida es:

F₁^↑ F₃^↓D^↓ θ = 0 grados

Fuerza eliminada para acelerar la barra hacia abajo: (F₃) = 2 m/s² · 100 kg · cos 0° = 200 N

2.Se aplica la ecuación 2.2 para calcular el trabajo de 10 repeticiones en julios:

Trabajo (negativo) = (980 N + –200 N) · (–2 m) · 10 reps = –15.600 J

3.Se aplica la ecuación 2.3 para calcular en vatios la producción media de potencia de 10 repeticiones:

Potencia (negativa) = 15.600 J / 40 segundos = –390 W

Potencia y trabajo angulares

Las ecuaciones sobre el trabajo y la potencia recién presentadas se aplican a un objeto que se desplaza de un lugar a otro en línea recta. El trabajo y la potencia también son necesarios para hacer que un objeto gire sobre un eje o para que cambie la velocidad a la que gira, incluso si el objeto en sí no se desplaza por el espacio. El ángulo en que gira un objeto se llama desplazamiento angular, cuya unidad del SI es el radián (rad); 1 rad = 180° ÷ π = 57,3°, donde π = 3,14. La velocidad angular es la velocidad rotacional, medida en radianes por segundo (rad/s). El torque se expresa en newtons-metros (N · m), pero no se debe confundir con el trabajo, que también se expresa en newtons-metros. La diferencia es que la distancia del torque se refiere a la longitud del brazo de palanca (que es perpendicular a la línea de acción de la fuerza), mientras que la distancia del trabajo se refiere a la distancia recorrida a lo largo de la línea de acción de la fuerza. Al igual que para el movimiento en el espacio, el trabajo realizado al girar un objeto se mide en julios (J), y la potencia en vatios (W).

Esta ecuación sirve para calcular el trabajo de rotación:

La ecuación 2.3 sirve para calcular la potencia de rotación, igual que se usa para calcular la potencia lineal.

Aunque el término fuerza se asocie a menudo con velocidades bajas y el concepto potencia con velocidades altas, ambas variables reflejan la capacidad para ejercer fuerza a una velocidad de movimiento dada. La potencia es una función matemática directa de la fuerza y la velocidad.

Fuerza frente a potencia

La discrepancia entre las definiciones populares y las científicas sobre la potencia ha provocado todo tipo de malentendidos. Por ejemplo, en un deporte como el powerlifting, en el que se generan grandes fuerzas pero con velocidades de movimiento relativamente bajas, se produce menos potencia mecánica que en otros deportes como la halterofilia olímpica (6). A pesar de la discrepancia, no es probable que el powerlifting se rebautice algún día con otro nombre. En todos los demás contextos, los especialistas de la fuerza y el acondicionamiento físico deben usar el término potencia solo en su sentido científico para evitar cualquier ambigüedad. Además, aunque la palabra fuerza se asocie a menudo con velocidades bajas y la palabra potencia con velocidades altas de movimiento, ambas variables reflejan la capacidad de ejercer fuerza a una velocidad dada. La potencia es una función matemática directa de la fuerza y la velocidad. Por lo tanto, si en cualquier instante se conocen dos de las variables —fuerza y velocidad—, se podrá calcular la potencia. Si una persona genera mucha fuerza o mucha potencia a una velocidad de movimiento dada, se está describiendo precisamente la misma capacidad; es decir, la capacidad de acelerar una masa a una velocidad concreta. Por lo tanto, no es correcto asociar fuerza con una velocidad baja y potencia con una velocidad alta. Fuerza es la capacidad de ejercer fuerza a cualquier velocidad, y la potencia es el producto matemático de la fuerza y la velocidad a una velocidad cualquiera. Lo determinante es la capacidad para ejercer fuerza a velocidades características de un deporte dado con el fin de superar la gravedad y acelerar el cuerpo o un implemento. En el caso de un movimiento deportivo relativamente lento por oponérsele una resistencia elevada, la fuerza a baja velocidad es crítica, mientras que en el caso de un movimiento muy rápido porque la resistencia es baja la fuerza a alta velocidad es importante. Por ejemplo, cuando los linieros ofensivos y defensivos de fútbol americano se empujan unos a otros, su velocidad de movimiento se frena por la fuerza muscular ejercida por el jugador contrario, así como por la inercia de la masa corporal del oponente. Como se impide a los músculos contraerse a gran velocidad, la capacidad de ejercer fuerza y potencia a baja velocidad es un componente importante del rendimiento. En contraste, los músculos de un jugador de bádminton alcanzan rápidamente una velocidad alta como resultado de la resistencia mínima que ofrecen la raqueta y el brazo del jugador. Por tanto, la capacidad de ejercer fuerza y potencia a gran velocidad es crítica para ajustar rápidamente los golpes.

Un deporte como el levantamiento de pesas (halterofilia olímpica) tiene un componente de potencia mucho mayor que el powerlifting, debido a las mayores velocidades de movimiento con grandes cargas, si los comparamos con los movimientos de powerlifting.

Factores biomecánicos de la fuerza

Varios factores biomecánicos intervienen en la manifestación de la fuerza del ser humano como, por ejemplo, el control neuronal, el área transversal de los músculos, la configuración de las fibras musculares, la longitud de los músculos, el ángulo articular, la velocidad de contracción del músculo, la velocidad angular de la articulación y el tamaño corporal. Estos factores se exponen a continuación, como también la relación tridimensional de la fuerza y la relación entre fuerza y masa.

Control neuronal

El control neuronal influye en la producción de fuerza máxima de un músculo al determinar cuáles y cuántas unidades motoras participan en una contracción muscular (reclutamiento) y la velocidad a la que se activan esas unidades motoras (codificación del índice) (4). Por lo general, la fuerza muscular es mayor cuando (a) intervienen más unidades motoras en una contracción; (b) las unidades motoras son de mayor tamaño, o (c) la velocidad de activación es más rápida. Gran parte de la mejora de la fuerza que se manifiesta en las primeras semanas de entrenamiento resistido es atribuible a las adaptaciones neuronales mientras el cerebro aprende a generar más fuerza con el mismo tejido contráctil (33). Es habitual que los novatos en el entrenamiento resistido se sientan desanimados cuando no logran mantener el ritmo de incremento de las primeras semanas de entrenamiento. Es importante que se den cuenta de que la mejora futura se producirá si cumplen a rajatabla el régimen de entrenamiento, aunque a través de mecanismos más lentos como la hipertrofia muscular.

Área transversal del músculo

Si todo lo demás se mantiene igual, la fuerza que un musculo ejerce está más relacionada con el área transversal que con su volumen (11, 31). Por ejemplo, si dos atletas de similar porcentaje de grasa corporal pero distinta altura presentan un músculo bíceps de la misma circunferencia, el área transversal del músculo del brazo es casi la misma. Aunque los músculos más largos del atleta más alto (y, por tanto, más pesado) responden del mayor volumen muscular, la fuerza del bíceps de los dos atletas debería ser la misma. Con la misma fuerza pero más peso muscular, el atleta más alto tiene menos capacidad para elevar y acelerar su propio cuerpo, por ejemplo, cuando se practican ejercicios calisténicos (para el desarrollo de la agilidad y la fuerza) o gimnásticos. Por eso, la mayoría de los gimnastas de elite no son muy altos. Tal y como se describe en el capítulo 1, el entrenamiento resistido aumenta tanto la fuerza como el área transversal del músculo implicado en la actividad deseada.

Configuración de las fibras musculares

Se ha computado que la contracción máxima de los músculos es capaz de generar de 23 a 145 psi (16-100 N/cm²) de área transversal muscular (21). Este amplio margen puede responder parcialmente a la variación en la configuración y alineamiento de los sarcómeros en relación con el eje largo del músculo (figura 2.10) (21). Un músculo penniforme presenta fibras alineadas oblicuamente respecto al tendón, lo cual le da la apariencia de una pluma de ave. El ángulo de distribución penniforme se define como el ángulo formado por las fibras musculares y una línea imaginaria trazada entre el origen e inserción del músculo; así, 0° manifiesta la ausencia de distribución penniforme.

Muchos de los músculos del cuerpo humano son penniformes (20, 39), pero pocos presentan un ángulo de distribución penniforme mayor de 15°. En realidad, el ángulo de distribución penniforme no se mantiene constante, sino que aumenta cuando los músculos se acortan. Por tanto, cualquier factor que influya en el ángulo de distribución penniforme afectará la fuerza y velocidad de acortamiento siempre y cuando el área transversal se mantenga igual. Los músculos con mayor distribución penniforme presentan más sarcómeros en paralelo y menos sarcómeros en serie; por tanto, son más capaces de generar fuerza, pero su velocidad máxima de acortamiento es menor que la de los músculos no penniformes. En comparación, una menor distribución penniforme resulta ventajosa para producir grandes velocidades debido al mayor número de sarcómeros en serie, a expensas del número de sarcómeros en paralelo. No obstante, el grado de distribución penniforme influye en la capacidad de los músculos para generar fuerza excéntrica, isométrica o concéntrica a velocidad baja (40). Y lo más importante, aunque el ángulo de distribución penniforme tal vez varíe dependiendo de factores hereditarios, se puede modificar con el entrenamiento, lo que explica algunas de las diferencias en la fuerza y la velocidad apreciadas en personas que aparentemente tienen músculos del mismo tamaño.

Longitud del músculo

Cuando un músculo asume su longitud en reposo, los filamentos de actina y miosina están dispuestos uno junto a otro, de modo que solo hay disponible un número máximo de puntos potenciales para la formación de puentes cruzados (figura 2.11). Por tanto, el músculo puede generar su máxima fuerza con su longitud en reposo. Cuando el músculo se estira mucho más allá de su longitud en reposo, hay una proporción menor de filamentos de actina y miosina dispuestos uno junto a otro. Como hay menos puntos potenciales para la formación de puentes cruzados, el músculo no es capaz de generar tanta fuerza como con su longitud en reposo. Cuando el músculo se contrae muy por debajo de su longitud en reposo, los filamentos de actina se solapan y también se reduce el número de puntos para la formación de puentes cruzados, con lo cual se reduce la capacidad de generar fuerza.

FIGURA 2.10 Configuración de las fibras musculares y ejemplos de cada una.

Ángulo articular

Dado que todos los movimientos corporales, incluso los que siguen una línea recta, ocurren por la rotación sobre una o varias articulaciones, la fuerza que los músculos producen se debe manifestar como torque (recordemos que un torque de mayor valor manifiesta una mayor tendencia de la fuerza aplicada a hacer girar la extremidad o porción del cuerpo sobre una articulación); por consiguiente, respecto al ángulo articular, hablamos más de torque que de fuerza. La cantidad de torque aplicable sobre una articulación varía a lo largo de su arco de movilidad debido a la relación existente entre la fuerza y la longitud muscular, así como por la acción de palanca siempre cambiante lograda por la geometría dinámica de los músculos, tendones y estructuras articulares internas. Esto se aprecia en las figuras 2.2, 2.3 y 2.4. Factores adicionales que influyen son el tipo de ejercicio (isotónico, isométrico, etc.), la articulación en cuestión, los músculos usados en esa articulación y la velocidad de contracción (10).

Velocidad de contracción muscular

Los experimentos clásicos practicados por Hill (19) con músculo aislado de animales demostraron que la capacidad de fuerza del músculo declina a medida que aumenta la velocidad de contracción. La relación no es lineal; el declive de la fuerza es más acusado sobre el espectro menor de velocidades de movimiento (figura 2.12). La técnica de los movimientos del ser humano puede mejorar esta relación. Por ejemplo, cuando se inicia un salto vertical, los brazos se impulsan hacia arriba y ejercen una fuerza descendente sobre el cuerpo por los hombros, ralentizan el movimiento ascendente del cuerpo y fuerzan los músculos extensores de cadera y rodilla a contraerse más lentamente que de otro modo, lo que les permite generar fuerzas más elevadas durante más tiempo.

Velocidad angular articular

Hay tres tipos básicos de acciones musculares durante las cuales se generan fuerzas musculares que aproximan entre sí los extremos del músculo si no se impide con fuerzas externas. El término acción muscular es preferible al de contracción, porque el segundo significa «acortamiento», lo cual no describe con precisión dos de las tres acciones musculares.

FIGURA 2.11 Esquema de la interacción entre los filamentos de actina y miosina cuando el músculo asume su longitud en reposo y cuando está contraído o estirado. La capacidad de fuerza del músculo es máxima cuando el músculo está en su longitud en reposo debido a la mayor oportunidad de que se formen puentes cruzados de actina y miosina.

FIGURA 2.12 Curva de fuerza-velocidad para acciones concéntricas y excéntricas.

Fuente: Reproducido, con autorización, de Jorgensen, 1976 (23).

•En las acciones musculares concéntricas, el músculo se acorta porque la fuerza contráctil es mayor que la fuerza de resistencia. Las fuerzas generadas en el músculo y que actúan acortándolo son mayores que las fuerzas externas que actúan en sus tendones para estirarlo. Los movimientos de natación y ciclismo implican casi exclusivamente acciones musculares concéntricas.

•En las acciones musculares excéntricas, el músculo se elonga porque la fuerza contráctil es menor que la fuerza de resistencia. Las fuerzas generadas en el músculo y que actúan acortándolo son menores que las fuerzas externas que actúan en sus tendones para estirarlo (lo cual aumenta el riesgo de dolores y lesiones musculares). Esto ocurre durante la fase de descenso de cualquier ejercicio resistido. Durante el entrenamiento con ejercicios resistidos, la fuerza excéntrica ejercida por el músculo evita que el peso se acelere en su descenso por acción de la fuerza de la gravedad. Por tanto, el peso desciende de forma sostenida en vez de ganar velocidad y entrar en contacto con el suelo o el cuerpo del atleta.

•En las acciones musculares isométricas, la longitud del músculo no cambia, porque la fuerza contráctil es igual que la fuerza de resistencia. Las fuerzas generadas en el músculo y que actúan acortándolo son iguales que las fuerzas externas que actúan en sus tendones para estirarlo. Durante una flexión de abdominales con el tronco recto, los músculos abdominales actúan isométricamente para mantener la rigidez del tronco, mientras que son los músculos flexores de cadera los que realizan el ejercicio en sí. Por el contrario, son los músculos abdominales los que actúan concéntrica y excéntricamente durante las fases de incorporación y descenso del tronco, respectivamente.

El torque muscular varía dependiendo de la velocidad angular articular según el tipo de acción de los músculos (figura 2.12). Las pruebas han demostrado que durante el ejercicio concéntrico isocinético (a velocidad constante) la capacidad de generar torque declina a medida que aumenta la velocidad angular. Por el contrario, durante el ejercicio excéntrico, a medida que aumenta la velocidad angular articular, la capacidad máxima para generar torque se incrementa hasta unos 90°/s (1,57 rad/s), tras lo cual declina gradualmente (4). Esto significa que la fuerza muscular máxima se alcanza durante una acción muscular excéntrica. Ejemplo de ello son los atletas que emplean ciertos movimientos con el fin de hacer «trampas» cuando no son capaces de levantar un peso usando la técnica ortodoxa. Por ejemplo, una persona que alcanza un «punto de retención», o máxima dificultad, en una flexión de bíceps al llegar al límite de la fuerza concéntrica de los músculos flexores del codo suele echar el torso hacia atrás, permitiendo que los músculos flexores del codo aumenten la fuerza ejercida al trabajar isométrica o excéntricamente y, por tanto, permitiendo que prosiga el movimiento de la barra de pesas.

Relación entre la masa corporal y la fuerza muscular

En actividades deportivas como esprines y saltos, resulta crítica la relación entre la fuerza de los músculos implicados en el movimiento y la masa de las partes del cuerpo que se aceleran. Por tanto, la relación entre masa corporal y fuerza muscular refleja directamente la capacidad de un atleta para acelerar su cuerpo. Si un atleta aumenta la masa corporal un 15% con el entrenamiento, pero solo incrementa la fuerza un 10%, entonces se reduce la relación entre masa corporal y fuerza muscular, y, por tanto, la capacidad de aceleración del atleta. Los velocistas o saltadores tal vez se beneficien experimentando con la masa muscular para determinar la máxima relación entre masa y fuerza, lo cual permitiría obtener el mejor rendimiento posible.

En deportes en los que existen categorías por el peso, la relación entre masa corporal y fuerza muscular es importantísima. Si todos los competidores tienen prácticamente la misma masa corporal, el que sea más fuerte tendrá una ventaja clara. Es normal que la relación entre masa corporal y fuerza muscular de los atletas más grandes sea menor que la de los atletas más pequeños, porque, cuando el tamaño del cuerpo se incrementa, el volumen muscular (y, de manera concomitante, también el peso corporal) aumenta proporcionalmente más que el área transversal del músculo (y, conjuntamente, la fuerza) (9). El método empírico ayuda a los deportistas a determinar la categoría de peso en que su fuerza es máxima en relación con la de otros atletas en su categoría de peso. Una vez que el atleta encuentra la categoría de peso en la que es más competitivo, el objeto es llegar a ser lo más fuerte posible sin exceder el límite de peso de su categoría.

Tamaño corporal

Hace mucho que se ha observado que, si todo lo demás se mantiene inalterable, los atletas más pequeños son más fuertes gramo a gramo que los atletas más grandes (9). La razón es que la fuerza de contracción máxima de un músculo es bastante proporcional a su área transversal y guarda relación con el cuadrado (segunda potencia) de las dimensiones lineales del cuerpo, mientras que la masa de un músculo es proporcional a su volumen y guarda relación con el cubo (tercera potencia) de las dimensiones lineales del cuerpo. Por tanto, a medida que aumenta el tamaño del cuerpo, la masa corporal crece más rápidamente que la fuerza muscular. Dadas las proporciones constantes del cuerpo, el atleta más pequeño presenta una relación más elevada entre la fuerza y la masa que el atleta más alto (9).

Siempre ha habido interés en comparar el rendimiento de los atletas de distintas categorías de peso. El método más evidente para hacerlo es dividir el peso levantado por el peso corporal del atleta. Sin embargo, los valores están sesgados en contra de los atletas más grandes porque no tiene en cuenta la disminución esperable en la relación entre fuerza y masa al aumentar el tamaño corporal. Se han elaborado diversas fórmulas para comparar de manera más equitativa las cargas levantadas. En la fórmula clásica, la carga levantada se divide por el peso corporal elevado a dos tercios, con lo cual tiene en cuenta la relación entre el área transversal y el volumen. Desde entonces se han creado otras fórmulas porque la fórmula clásica parecía favorecer a los atletas de peso corporal medio en contra de los atletas de peso más ligero o más pesados (5). No obstante, la determinación mediante la fórmula clásica, según la cual el rendimiento de los atletas de peso medio suele ser mejor, tal vez no esté sesgada. Por como la curva en forma de campana describe la distribución normal de las características antropométricas de la población, el peso corporal de la gran mayoría se concentra cerca de la media.

En actividades deportivas como esprines y saltos, resulta crítica la relación entre la fuerza de los músculos implicados en el movimiento y la masa de las partes del cuerpo que se aceleran. Por tanto, la relación entre masa corporal y fuerza muscular refleja directamente la capacidad de un atleta para acelerar su cuerpo.

Fuentes de resistencia a la contracción muscular

Las fuentes más habituales de resistencia para los ejercicios de entrenamiento de la fuerza son la fuerza de la gravedad, la inercia, el rozamiento, la viscosidad y la elasticidad. Esta sección proporciona información sobre la fuerza y la potencia requeridas para vencer estas formas de resistencia. Conocer los principios de los ejercicios que emplean diversas formas de resistencia nos permitirá saber su eficacia y aplicabilidad.

Fuerza de la gravedad

La fuerza descendente ejercida sobre un objeto por la atracción de la gravedad, es decir, el peso del objeto, equivale a la masa del objeto multiplicada por la aceleración local debido a la acción de la gravedad:

donde Fg es la fuerza de la gravedad (equivalente al peso del objeto), m es la masa del objeto y ag es la aceleración local debida a la gravedad. La aceleración generada por la gravedad varía según la localización geográfica. Pesar una haltera con un muelle calibrado o una báscula electrónica nos dará su peso real. Una báscula romana solo determina la masa del objeto, por lo que su peso (Fg) se debe calcular con la ecuación 2.5 si no se dispone de un muelle o una báscula electrónica.

La terminología popular para referirse al peso y la masa a menudo es incorrecta. Por ejemplo, algunos discos para halteras y placas para máquinas de pesas se describen en libras. La libra es una unidad de fuerza, no de masa. En realidad, solo la masa del disco de una haltera se mantiene constante, mientras que su peso varía según la aceleración local generada por la gravedad. La descripción en kilogramos de un disco de pesas hace referencia a su masa. No es correcto decir que un objeto pesa cierto número de kilogramos, dado que el peso se refiere a la fuerza, no a la masa. Por el contrario, se debería decir: «La masa de la haltera es de 85 kg». La masa que un atleta consigue levantar se ve significativamente influida por la localización terrestre debido a las variaciones en la aceleración causadas por la gravedad alrededor del globo terráqueo (tabla 2.1). Esa misma haltera de 85 kg nos parecería que es de unos 14 kg en la luna, sin mediar ningún cambio físico.

Aplicaciones al entrenamiento resistido

La fuerza gravitacional que soporta un objeto actúa siempre en sentido descendente. Por definición, como el brazo de palanca mediante el cual una fuerza genera torque es perpendicular a la línea de acción de la fuerza, el brazo de palanca de un peso siempre es horizontal. Por tanto, el torque generado por el peso de un objeto es el producto del peso y de la distancia horizontal del peso al punto de rotación (articulación). Aunque el peso no cambie, su distancia horizontal al eje de una articulación se modifica constantemente durante el ejercicio. Cuando el peso está más próximo horizontalmente a la articulación, entonces ejerce menos torque de resistencia; cuando está más lejos horizontalmente de una articulación, más torque de resistencia ejerce. Por ejemplo, en una flexión de brazos, la distancia horizontal del codo a la haltera es máxima cuando el antebrazo está horizontal. Por tanto, en esa posición el atleta debe generar el máximo torque muscular para sostener el peso. El brazo de palanca disminuye a medida que el antebrazo gira hacia arriba o hacia abajo alejándose de la horizontal, con lo cual decrece el torque de resistencia que genera el peso (figura 2.6). Cuando el peso se sitúa directamente por encima o por debajo del punto de rotación del codo, ya no ofrece torque de resistencia.

La técnica del ejercicio influye en el patrón del torque resistido y distribuye la tensión entre los grupos musculares. En la sentadilla posterior, por ejemplo, una mayor inclinación del tronco hacia delante aproxima el peso horizontalmente a las rodillas, con lo cual reduce el torque de resistencia en las rodillas que debe contrarrestar el músculo cuádriceps. Al mismo tiempo, el peso se aleja horizontalmente de las caderas, con lo cual aumenta el torque de resistencia en las caderas que deben contrarrestar los músculos isquiotibiales. Este patrón de torque de resistencia suele estar más presente cuando la haltera se encuentra lo más baja posible sobre la región lumbar (sentadilla posterior con barra baja); el atleta debe inclinar bastante el tronco hacia delante para mantener el centro de masa del cuerpo, además de la barra, sobre los pies para evitar caerse. Como la barra está alejada horizontalmente de las caderas y cerca de las rodillas, la tensión se concentra en los músculos extensores de la cadera y, en menor medida, en los músculos extensores de la rodilla. Lo contrario a este patrón de torque de resistencia se produce en una sentadilla con barra alta, en donde la haltera se sitúa sobre la espalda y cerca del cuello. Debido a esta posición de la barra, la distribución aumenta el torque de resistencia en las rodillas y, simultáneamente, reduce el torque de resistencia en las caderas (al contrario de lo que ocurre en la sentadilla con barra baja).

La técnica del ejercicio influye en el patrón del torque de resistencia y distribuye la tensión entre los grupos musculares.

Máquinas de placas

Al igual que sucede con las pesas libres, la fuerza de la gravedad es una fuente de resistencia para las máquinas de placas. Sin embargo, por medio de poleas, levas, cables y engranajes, estas máquinas aumentan el control sobre la dirección y el patrón de resistencia. Tanto las pesas libres como las máquinas de placas presentan ventajas y desventajas. Estas son las ventajas de las máquinas de placas:

•Seguridad. La posibilidad de lesionarse por el golpeo, tropiezo o atrapamiento de una pesa se reduce. Se requiere menos habilidad para mantener el control sobre una máquina de pesas que sobre una pesa libre.

•Diseño de la flexibilidad. Las máquinas se pueden diseñar para ofrecer resistencia a movimientos que son difíciles de ejecutar con pesas libres (p. ej., jalones, aducción y abducción de cadera, flexiones de piernas). Hasta cierto punto, el patrón de resistencia se llega a incorporar a la ingeniería de la máquina.

•Facilidad de empleo. Muchas personas que temen carecer de coordinación o técnica suficientes para levantar pesas libres con seguridad se sienten confiadas cuando emplean máquinas de pesas. Además, resulta más fácil y rápido seleccionar el peso introduciendo una clavija en una placa que añadir discos a una barra de pesas.

Las ventajas de las pesas libres son las siguientes:

•Entrenamiento de todo el cuerpo. Los ejercicios con pesas libres se practican a menudo en bipedestación y en posición erguida, con el peso sostenido por todo el cuerpo y gravando una porción mayor de la musculatura y del esqueleto que una máquina de placas. Este ejercicio en que el esqueleto soporta el peso del cuerpo y el de la pesa favorece una mayor mineralización del hueso y previene la osteoporosis en la vejez (13). Además, el movimiento de las pesas libres es el atleta quien lo frena y no la máquina, con lo cual los músculos trabajan para estabilizar el cuerpo además de sostener el peso. Los ejercicios «estructurales», como la cargada de fuerza y la arrancada, son especialmente útiles porque su estímulo de entrenamiento afecta a gran parte de la musculatura del cuerpo.

•Simulación de actividades de la vida real. El levantamiento y aceleración de objetos representa un componente importante del deporte y otras actividades físicamente exigentes. Las máquinas tienden a aislar la actividad de los grupos musculares; el levantamiento de pesas libres implica una coordinación más «natural» de varios grupos musculares.

La compañía estadounidense Nautilus Sports Medical Industries popularizó el concepto de ajuste del torque de resistencia en los distintos grados del arco de movilidad de las articulaciones mediante la creación de una máquina que empleaba una leva de radio variable; así cambiaba la longitud del brazo de palanca a través del cual actúan las placas de peso (figura 2.13). La razón fue generar más resistencia en ciertos puntos del arco articular donde los músculos podían ejercer más torque, y menos resistencia en los puntos en que los músculos generaban menos torque. No obstante, para que el sistema funcione según lo planeado, el atleta se tiene que mover a una velocidad angular lenta y constante, lo cual es difícil de conseguir de forma continuada. Además, las máquinas de levas con frecuencia no consiguen reproducir los patrones normales de producción de torque del ser humano (9).

FIGURA 2.13 En las máquinas de placas basadas en levas, el brazo de palanca (P) de la máquina de pesas (distancia horizontal desde la cadena hasta el punto de rotación de la leva) varía durante el movimiento del ejercicio. Cuando la leva gira en la dirección mostrada, desde la posición 1 hasta la 2, aumenta el brazo de palanca de las placas y, por tanto, el torque de resistencia.

Inercia

Además de la fuerza gravitacional, una haltera o una máquina de placas, cuando se someten a aceleración, ejercen fuerza de inercia en los atletas. Aunque la fuerza de la gravedad solo actúa en sentido descendente, la fuerza de inercia puede actuar en cualquier sentido. La fuerza ascendente que un atleta genera equivale al peso levantado más cualquier fuerza de inercia, que es la masa multiplicada por la aceleración ascendente de la barra. La aceleración horizontal de la barra se produce cuando el atleta ejerce una fuerza neta sobre la barra dirigida hacia delante, hacia atrás, a la izquierda o la derecha. Todos los ejercicios implican cierta aceleración inicial para que la barra pase de cero a una velocidad ascendente, así como cierta desaceleración casi en el punto más alto del ejercicio para que la velocidad de la barra vuelva a cero y no continúe su trayectoria hasta salir despedida de las manos del halterófilo. Con este patrón de aceleración, los músculos agonistas afrontan una resistencia excesiva del peso de la barra al inicio del arco de movilidad, aunque inferior al peso de la haltera hacia el final del arco de movilidad (27). El atleta desacelera el movimiento de la haltera: (a) reduciendo la fuerza ascendente ejercida sobre la barra hasta que es inferior a su peso para que, de este modo, sea parte o todo el peso de la barra el que la desacelere, o (b) empujando hacia abajo la barra mediante los músculos antagonistas. En cualquier caso, la desaceleración tiene el efecto de ofrecer menos resistencia a los músculos agonistas más adelante en el arco de movilidad.

Comparado con un ejercicio ejecutado con lentitud y mínima aceleración de la pesa, un ejercicio que requiera mayor aceleración (un ejercicio «explosivo») ofrece mayor resistencia a los músculos implicados en el inicio del arco de movilidad y menos resistencia a los músculos activos hacia el final del arco de movilidad. Sin embargo, debido a la suma de inercia, es posible manipular pesos más grandes en los ejercicios de aceleración que en los ejercicios de lenta ejecución, alcanzando así una resistencia casi máxima para todos los músculos ejercitados en el ejercicio. Por ejemplo, durante una cargada de fuerza con un gran peso, los poderosos músculos de las piernas, caderas y espalda aceleran el movimiento vertical de la barra hasta adquirir una velocidad suficientemente alta, de modo que, aunque los músculos más débiles del hemicuerpo superior no puedan ejercer una fuerza vertical equivalente al peso de la barra, la haltera sigue ascendiendo hasta que la fuerza de la gravedad desacelera su velocidad, que llega a cero en la posición más elevada de la haltera.

Aunque la aceleración cambie la naturaleza de un ejercicio y vuelva menos predecibles los patrones de resistencia, la aceleración en el entrenamiento resistido no es necesariamente indeseable. Como la aceleración es característica de los movimientos naturales del deporte y la vida diaria, los ejercicios resistidos que implican aceleración probablemente contribuyan también al entrenamiento neuromuscular. Los ejercicios de halterofilia olímpica como la arrancada y el ejercicio en dos tiempos son eficaces para mejorar la producción de grandes aceleraciones contra una gran resistencia (25).

La aceleración y la desaceleración son características de prácticamente todos los movimientos naturales. Por ejemplo, los esprines exigen que los brazos y piernas del atleta se sometan a ciclos repetidos de aceleración y desaceleración. Los lanzamientos de béisbol, disco, peso y jabalina comprenden secuencias de movimientos corporales que aceleran los objetos hasta alcanzar una gran velocidad en el momento de su liberación. Como la aceleración es un patrón de movimiento particular, el entrenamiento con movimientos de aceleración puede aportar especificidad al entrenamiento. Por eso, los ejercicios explosivos con barra de pesas, como la cargada de fuerza y la arrancada desde el suelo, se usan en el entrenamiento de muchos deportes distintos en los que los músculos de piernas y caderas proporcionan fuerza para acelerar el cuerpo.

La técnica de segmentación, en la que el atleta practica el movimiento propio del deporte con menos y más resistencia de lo normal, es otra forma de entrenamiento de la aceleración. Según la relación entre fuerza y velocidad del músculo, un lanzador de peso que entrene con un peso muy superior desarrollará fuerzas mayores durante el movimiento de aceleración que cuando use el peso normal, dado que la inercia del implemento más pesado obliga a los músculos a contraerse a velocidad relativamente baja. Cuando se usa un peso relativamente ligero, la menor inercia del peso permite al lanzador acelerar el peso más rápidamente y alcanzar una velocidad superior de liberación, con lo cual se entrena el sistema neuromuscular para que actúe dentro de los valores deseados de aceleración y velocidad. Aunque el principio del incremento o reducción de la carga durante un movimiento como el descrito cuente con base teórica para aumentar la capacidad de aceleración con los métodos antes mencionados, también hay que tener en cuenta la influencia que tienen estos cambios en la carga durante actividades muy específicas u orientadas a mejorar la técnica, como lanzamientos o esprines. Por ejemplo, el cambio de la carga de un implemento puede tener consecuencias negativas sobre la técnica, dado que el cuerpo necesita tiempo para ajustar el patrón motor de ese movimiento concreto con una carga nueva.

Rozamiento

El rozamiento es la fuerza de resistencia que se presenta cuando se intenta mover un objeto que está en contacto con otro. Los aparatos de ejercicio que recurren a la fricción como principal fuente de resistencia son los cicloergómetros frenados con cinta o pastillas, así como los aparatos para flexiones de muñeca. Para tales aparatos:

donde FR es la fuerza de resistencia; k es el coeficiente de rozamiento de dos sustancias particulares en contacto, y FN es la fuerza normal que presiona un objeto contra el otro.

Los coeficientes de rozamiento para iniciar y mantener el movimiento son distintos. Si todo lo demás se mantiene igual, se necesita más fuerza para iniciar el movimiento entre dos superficies en contacto que para mantener un movimiento iniciado previamente. Por tanto, un aparato para hacer ejercicio con resistencia por fricción requiere una fuerza relativamente alta para iniciar el movimiento y una fuerza relativamente constante después de iniciado, sin importar cuál sea la velocidad del movimiento. La resistencia ofrecida por estos aparatos se ajusta en ocasiones mediante un mecanismo que altera la fuerza normal que mantiene el rozamiento de las superficies en contacto.

Un trineo lastrado usado en el entrenamiento de fútbol americano o de atletismo es un ejemplo de aparato cuya resistencia depende del rozamiento y la inercia. La resistencia generada por la inercia del trineo es directamente proporcional a la masa del trineo y su aceleración. La resistencia generada por el rozamiento entre los que empujan el trineo y el suelo es proporcional al coeficiente de fricción entre las superficies en contacto y la fuerza neta que presiona el trineo contra el suelo, la cual equivale a la fuerza gravitacional menos cualquier fuerza ascendente ejercida por la persona que empuja el trineo. La masa se puede añadir al trineo para aumentar la fuerza gravitacional. El coeficiente de rozamiento varía según la superficie sobre la que se apoye el trineo (p. ej., arena, suelo, hierba seca, hierba mojada). Por tanto, estos aparatos no ofrecen una resistencia constante para el entrenamiento al aire libre, pese a lo cual son útiles porque ofrecen resistencia horizontal, que las pesas no pueden proporcionar directamente. Se necesita más fuerza para que el trineo eche a andar que para mantenerlo en movimiento, porque el coeficiente de rozamiento estático siempre es mayor que el coeficiente de rozamiento dinámico. Una vez que el trineo se mueve, el coeficiente de rozamiento dinámico se mantiene relativamente constante. Por tanto, se debe asimilar que la resistencia al rozamiento no cambia a medida que aumenta la velocidad. No obstante, de acuerdo con la ecuación 2.3, la producción de potencia aumenta con la velocidad. Además, durante la transición de una velocidad menor a otra mayor hay resistencia añadida debido a la aceleración, cosa que también expresa la ecuación 2.1.

Viscosidad

La fuerza de resistencia que encuentra un objeto que se desplaza por un líquido o gas, o por un líquido en movimiento a través o alrededor de un objeto, o a través de un orificio, recibe el nombre de viscosidad. La viscosidad es un factor significativo en actividades deportivas como la natación, el remo, el golf, los esprines, el lanzamiento de disco y los lanzamientos en el béisbol. (Excepto por la natación y el remo, donde el líquido es agua, todos implican la resistencia del aire). El fenómeno se ha vuelto importante en el entrenamiento resistido con la llegada de máquinas hidráulicas y neumáticas, y con el incremento de la popularidad de las tablas de ejercicios acuáticos en piscina, sobre todo entre personas mayores y mujeres embarazadas. Las dos fuentes de viscosidad son la resistencia por la superficie, que es producto de la fricción de un líquido que corre por la superficie de un objeto, y la resistencia por la forma, que es producto del modo en que un líquido ejerce presión contra la porción anterior o posterior de un objeto que pasa por él. El área transversal (frontal) tiene un mayor efecto sobre la resistencia por la forma.

Las máquinas con resistencia por viscosidad emplean con frecuencia cilindros en los que un pistón fuerza el paso de fluido por un orificio mientras se practica el movimiento del ejercicio. La fuerza de resistencia es mayor cuando el pistón se impulsa más rápido, cuando el orificio es menor o cuando el fluido es más viscoso. Con todo lo demás igual, la resistencia es generalmente proporcional a la velocidad del movimiento del pistón:

donde FR es la fuerza de resistencia; k es una constante que refleja las características físicas del cilindro y el pistón, la viscosidad del fluido y el número, tamaño y forma de los orificios, y v es la velocidad del pistón respecto al cilindro.

Como los cilindros ofrecen una resistencia que aumenta con la velocidad, permiten una rápida aceleración inicial en el movimiento del ejercicio y poca aceleración una vez se alcanzan velocidades superiores. La velocidad de movimiento se mantiene, por tanto, dentro de un límite intermedio. Aunque estas máquinas limiten hasta cierta medida los cambios en la velocidad, no son isocinéticas (velocidad constante) como a veces se afirma. Algunas máquinas cuentan con mandos de control que permiten modificar el tamaño de los orificios. Un orificio más grande permite al usuario alcanzar una mayor velocidad de movimiento antes de que la fuerza de resistencia del fluido recorte la capacidad de aceleración.

Las máquinas con resistencia por viscosidad no ofrecen por lo general una fase excéntrica de ejercicio, pero tal vez sí en el caso de que incorporen una bomba interna. Con pesas libres, un grupo muscular actúa concéntricamente mientras levanta el peso y excéntricamente mientras desciende. En el caso de máquinas con resistencia por viscosidad y sin resistencia excéntrica, un grupo muscular actúa concéntricamente durante la ejecución del movimiento primario del ejercicio, y el grupo muscular antagonista actúa concéntricamente durante el retorno a la posición inicial. Es decir, mientras que las pesas libres y las máquinas de pesas implican acciones concéntricas y excéntricas alternativas del mismo músculo con poco o ningún descanso intermedio, las máquinas con resistencia por viscosidad implican por lo general acciones concéntricas alternativas de grupos musculares antagonistas; cada grupo muscular descansa mientras trabaja su antagonista. La falta de acción muscular excéntrica al usar máquinas con resistencia por viscosidad significa que este ejercicio probablemente no esté ofreciendo una especificidad óptima de entrenamiento respecto a los numerosos movimientos deportivos que requieren acciones musculares excéntricas (p. ej., correr, saltar y lanzar).

Elasticidad

Cierto número de máquinas de ejercicio, sobre todo las diseñadas para su uso en los domicilios, cuentan con componentes elásticos como muelles, bandas, arcos o pernos que actúan como fuentes de resistencia. La resistencia que ofrece un componente elástico estándar es proporcional a la distancia que se estira:

donde FR es la fuerza de resistencia; k es una constante que refleja las características físicas del componente elástico, y x es la distancia a que se estira el componente elástico respecto a su longitud en reposo.

La característica más evidente de la resistencia elástica es que, cuanto más se estira el componente elástico, mayor es la resistencia. El problema de las máquinas que usan resistencia elástica es que todos los movimientos del ejercicio comienzan con poca resistencia y terminan con mucha. Esto es prácticamente lo contrario a los patrones de generación de fuerza de todos los grupos musculares del cuerpo humano, que muestran una disminución sustancial de la generación de fuerza hacia el final del arco de movilidad articular. Otro problema de las máquinas de resistencia elástica es que el ajuste de la resistencia suele estar limitado por el número de componentes elásticos disponible para ofrecer resistencia al movimiento. Un ejercicio resistido eficaz debe incorporar suficiente variación en la fuerza de resistencia como para que el número de repeticiones que el atleta puede realizar se mantenga dentro de un margen deseable.

Hay productos que oponen resistencia a los saltos verticales con bandas elásticas para desarrollar la potencia de salto. Sin embargo, las bandas elásticas ofrecen poca resistencia al inicio del salto, cuando los grandes músculos glúteos y cuádriceps son capaces de ejercer mucha fuerza. Las bandas ofrecen la máxima resistencia mientras el saltador está en el aire, lo cual sirve sobre todo para que el saltador vuelva al suelo, en vez de ofrecer resistencia a los músculos, y para aumentar la velocidad a la que el saltador golpea el suelo al aterrizar, lo cual quizás aumente el riesgo de lesiones.

Biomecánica articular: Problemas en el entrenamiento resistido

Al igual que con cualquier actividad física, existe cierto grado de riesgo con el entrenamiento resistido. Sin embargo, los riesgos asociados son por lo general menores que con muchas otras actividades deportivas y de acondicionamiento físico (36, 37). Las tasas de lesiones son máximas en los deportes de equipo; de grado intermedio en el atletismo y el aeróbic, y mínimas en el ciclismo, el senderismo y el entrenamiento resistido, este último con una tasa de 4 lesiones por cada 1.000 horas de práctica. Un estudio con jugadores universitarios de fútbol americano mostró solo una incidencia de 0,35 lesiones relacionadas con el entrenamiento resistido por cada 100 jugadores por temporada. Las lesiones causadas por el entrenamiento resistido supusieron solo un 0,74% del tiempo perdido por los jugadores en plena temporada por culpa de las lesiones (44). A pesar del riesgo relativamente bajo del entrenamiento resistido, es deseable reducir al mínimo la posibilidad de lesiones mediante una gestión prudente de los riesgos. Los siguientes son varios factores que hay que tener en cuenta para evitar las lesiones derivadas del entrenamiento resistido, con especial atención a la espalda, los hombros y las rodillas.

El riesgo de lesiones derivadas del entrenamiento resistido es bajo comparado con el de otros deportes y actividades de acondicionamiento físico.

Espalda

En contraste con los cuadrúpedos, cuya columna vertebral pende igual que los cables de un puente colgante, los seres humanos suelen asumir una postura erguida, con los huesos de la columna superpuestos uno encima del siguiente y separados por discos amortiguadores. La ventaja que adquirimos con la postura erguida y la libertad de las manos conlleva la desventaja de que los discos intervertebrales soporten fuerzas de compresión incluso cuando estamos simplemente de pie, sentados, caminando o corriendo, siendo la fuerza de compresión aun mayor cuando levantamos y transportamos pesos (14). Cuando estamos de pie, cualquier fuerza que ejerzamos con el hemicuerpo superior se transmite por la espalda hasta las piernas y el suelo. Además, los músculos de la espalda actúan con una enorme desventaja mecánica y deben generar fuerzas mucho mayores que el peso del objeto que se levanta. Por eso, la espalda es especialmente vulnerable a las lesiones. Sin embargo, hay que reparar en que las cargas vertebrales internas son muy variables según las distintas posturas durante los levantamientos (24) y en que las sentadillas profundas con carga no tienen por qué asociarse necesariamente con lesiones de espalda (18).

Lesiones de espalda

Las lesiones de espalda pueden ser muy debilitantes, persistentes y difíciles de curar. Por eso, hay que hacer todos los esfuerzos por evitarlas durante el entrenamiento resistido. La región lumbar es especialmente vulnerable. Se ha observado que el 85-90% de todas las hernias de los discos intervertebrales se localizan en el disco situado entre las dos vértebras lumbares inferiores (L4 y L5) o entre la vértebra lumbar inferior y la vértebra sacra superior (L5 y S1) (1, 3). Esto no es sorprendente si tenemos en cuenta las tremendas fuerzas compresivas que soportan los discos durante los levantamientos de halterofilia. Cuando se sostiene un peso con las manos o sobre los hombros y el tronco se inclina hacia delante, se genera mucho torque en los discos intervertebrales inferiores debido a la enorme distancia horizontal entre la región lumbar y el peso. Los músculos de la espalda actúan con una ventaja mecánica extremadamente baja debido a que la distancia perpendicular desde la línea de acción de los músculos erectores de la columna hasta los discos intervertebrales es mucho más corta (unos 5 cm) que la distancia horizontal desde el peso hasta los discos. Como resultado, los músculos deben ejercer fuerzas que frecuentemente superan diez veces el peso levantado (3). Estas fuerzas actúan comprimiendo los discos intervertebrales entre los cuerpos de las vértebras adyacentes y pueden provocar lesiones.

Se ha comprobado que la postura neutra de la espalda en los levantamientos es mejor que cuando se encorva (lo contrario de arqueada) para reducir al mínimo las fuerzas compresivas sobre L5/S1 y el riesgo de una distensión de ligamentos (2). Por lo tanto, la postura lordótica normal de la columna lumbar es mejor que una espalda encorvada para evitar lesiones en las vértebras, discos, articulaciones cigapofisarias (articulaciones sinoviales entre las carillas articulares de dos vértebras contiguas), ligamentos y músculos de la espalda. Además, los músculos lumbares son capaces de ejercer fuerzas considerablemente superiores cuando la espalda está arqueada en vez de encorvada (7).

La columna vertebral adopta naturalmente la forma de una S, y es ligeramente curva (cifótica) en la zona torácica o dorsal y lordótica en la zona lumbar. La forma de cuña de las vértebras confiere a la columna su curvatura natural. Sin embargo, los discos intervertebrales son planos cuando la columna asume esa forma de S. Cuando se encorva la región lumbar, los bordes ventrales (en sentido anterior) de los cuerpos de las vértebras comprimen la porción anterior de los discos intervertebrales. Por el contrario, el arqueamiento extremo de la espalda causa compresión de la porción dorsal de los discos (en sentido posterior). Esta compresión irregular de los discos intervertebrales probablemente aumente el riesgo de rotura discal (3). Por tanto, los ejercicios del entrenamiento resistido se practican por lo general con la región lumbar en una postura ligeramente arqueada para reducir el riesgo de lesión en los discos.

Presión intraabdominal y cinturones de halterofilia

Cuando el diafragma y los músculos profundos del torso se contraen, aumenta la presión en la cavidad abdominal. Como el abdomen se compone sobre todo de líquido y normalmente contiene muy poco gas, es prácticamente incompresible (3). Los líquidos y tejidos abdominales bajo presión cuando tensan la musculatura circundante (músculos abdominales profundos y diafragma) se han descrito como una «bola líquida» (figura 2.14) que ayuda a sostener erguida la columna vertebral durante el entrenamiento resistido (3). Esta acción de soporte tal vez reduzca significativamente las fuerzas que deben ejercer los músculos erectores de la columna para realizar un ejercicio y las fuerzas compresivas asociadas sobre los discos (3, 30).

Es importante señalar que la maniobra de Valsalva no tiene necesariamente que generar presión intraabdominal. En la maniobra de Valsalva, la hendidura glótica está cerrada, con lo cual se evita que escape aire de los pulmones, y los músculos del abdomen y la caja torácica se contraen creando compartimentos rígidos, de líquido en la porción inferior del torso y de aire en la porción superior. Una ventaja de la maniobra de Valsalva es que aumenta la rigidez de todo el torso, lo cual facilita el que soporte grandes cargas (15).

Por ejemplo, cuando se levantan grandes cargas con sentadillas posteriores, muchos atletas recurren a la maniobra de Valsalva, sobre todo cuando el tronco está más inclinado hacia delante, cerca de la transición entre la fase excéntrica y la concéntrica del movimiento. Sin embargo, la presión torácica asociada con la maniobra de Valsalva puede tener un efecto secundario indeseable: comprimir el corazón y dificultar el retorno de la sangre a este órgano. Además, la maniobra de Valsalva puede aumentar, de manera transitoria, la tensión arterial a niveles ligeramente elevados (15). Es posible contraer el diafragma y los músculos abdominales sin que la hendidura glótica esté cerrada, con lo cual se forma esa bola líquida en el abdomen sin presurizar la cavidad torácica. Se considera la forma más segura de las dos opciones para sostener la región lumbar sin aumentar la presión torácica, y es la técnica que se debe usar en la mayoría de los ejercicios del entrenamiento resistido. Es posible aumentar la presión intraabdominal sin aumentar la presión torácica manteniendo abiertas las vías respiratorias de manera consciente. Los atletas, en especial los halterófilos olímpicos y los powerlifters, tal vez opten por la maniobra de Valsalva si conocen y aceptan los riesgos implicados y cuentan con experiencia para no aumentar la presión hasta el punto de perder el conocimiento.

Los cinturones de halterofilia han demostrado aumentar la presión intraabdominal durante el entrenamiento resistido y, por tanto, probablemente sean eficaces para mejorar la seguridad cuando se utilizan de manera correcta (17, 28). Se ha advertido, sin embargo, que, si un atleta practica todos los ejercicios usando el cinturón, los músculos abdominales que generan presión intraabdominal tal vez no se entrenen con un estímulo suficiente como para desarrollarse de forma óptima (17). Es especialmente arriesgado acostumbrarse a llevar el cinturón y practicar de repente un ejercicio sin él, dado que la musculatura abdominal tal vez no sea capaz de generar suficiente presión intraabdominal como para reducir significativamente las fuerzas de los músculos erectores de la columna. Las fuerzas compresivas excesivas sobre los discos podrían aumentar la posibilidad de sufrir lesiones de espalda. He aquí las recomendaciones conservadoras:

•No se necesita un cinturón de halterofilia cuando los ejercicios no competen directamente a la región lumbar.

•Con ejercicios que ejerzan presión directamente sobre la espalda, se evitará llevar el cinturón durante las series con menos peso, aunque sí en las series con peso casi máximo y máximo. Las series sin cinturón permiten a los músculos abdominales profundos experimentar el estímulo del entrenamiento sin imponer fuerzas excesivas de compresión sobre los discos intervertebrales.

•Tal vez haya personas que opten razonablemente por no llevar nunca un cinturón de halterofilia si de forma gradual y sistemática aumentan la fuerza de los músculos de la espalda y la de los músculos que generan presión intraabdominal, y si aplican técnicas seguras durante los ejercicios del entrenamiento resistido. Muchos halterófilos olímpicos de categoría mundial jamás llevan cinturón.

FIGURA 2.14 La «bola líquida» se produce por la contracción del diafragma y los músculos profundos del abdomen.

Hombros

Los hombros son particularmente propensos a las lesiones durante el entrenamiento resistido debido tanto a su estructura como a las fuerzas a las que se ven sometidos durante las sesiones de entrenamiento. Al igual que las caderas, los hombros son capaces de girar en cualquier dirección. La cadera es una articulación esferoidea estable, mientras que la cavidad glenoidea no es una esfera de verdad y es mucho menos estable. La articulación escapulohumeral presenta un grado de movilidad máximo en comparación con el resto de articulaciones del cuerpo humano; por eso, la excesiva movilidad de la articulación contribuye a su vulnerabilidad, al igual que la proximidad de los huesos, músculos, tendones, ligamentos y bolsas del hombro.

La estabilidad del hombro depende en gran medida del rodete glenoideo, de la membrana sinovial de la articulación y de las cápsulas, ligamentos, músculos, tendones y bolsas. Los músculos del manguito de los rotadores (supraespinoso, infraespinoso, subescapular y redondo menor), así como los músculos pectorales, son especialmente participativos a la hora de mantener en su sitio la cabeza del húmero. Con ese enorme arco articular del hombro, sus distintas estructuras pueden terminar comprimiéndose unas a otras, y provocar tendinitis, inflamación y degeneración del tejido contiguo.

Las grandes fuerzas generadas durante el entrenamiento resistido en ocasiones desgarran ligamentos, músculos y tendones. Los atletas tendrán especial cuidado cuando practiquen distintos ejercicios, como el press de hombros y el press de banca, debido a las tremendas tensiones que soportan los hombros. En estos ejercicios es especialmente importante empezar por un calentamiento con pesas relativamente ligeras, así como con un programa en que se ejercite el hombro de forma equilibrada y aprovechando todos sus movimientos principales.

Rodillas

Las rodillas son propensas a las lesiones por su situación entre dos palancas largas (la pierna y el muslo). La flexión y extensión de la rodilla ocurre casi exclusivamente en el plano sagital. La rotación en el plano frontal y en el plano transverso es impedida sobre todo por la presencia de estructuras estabilizadoras de naturaleza ligamentaria y cartilaginosa. El torque en la rodilla en el plano frontal ocurre, por ejemplo, cuando un jugador de fútbol americano recibe un golpe lateral a la altura media de la pierna mientras el pie está plantado firmemente en el suelo. Por suerte, los casos de torque resistido en el entrenamiento ocurren casi exclusivamente en el plano normal de rotación de la rodilla.

De los diversos componentes de la rodilla, la rótula y el tejido circundante son los más susceptibles a las fuerzas habituales en el entrenamiento resistido. La principal función de la rótula es mantener el tendón del cuádriceps lejos del eje de rotación de la rodilla, con lo cual se incrementa el brazo de palanca del grupo muscular del cuádriceps, así como su ventaja mecánica. Si se introduce una carga, una recuperación o un volumen inadecuados, las elevadas fuerzas repetitivas que soporta el tendón rotuliano durante el entrenamiento resistido (p. ej., una actividad de elevada fuerza como el atletismo) pueden causar tendinitis, que se caracteriza por edema y sensibilidad dolorosa a la palpación. No hay un riesgo inherente de tendinitis en la práctica de estos ejercicios; por su parte, la tendinitis es simplemente el producto de un exceso de volumen e intensidad sin una progresión apropiada.

No es inhabitual que se usen vendas de rodilla durante el entrenamiento o la competición con el fin de potenciar el rendimiento o prevenir lesiones. Las vendas pueden ser desde finas, elásticas y con cierre velcro —como las que se venden en farmacias—, hasta rígidas y especializadas, que se venden en las tiendas de suministros de halterofilia. El uso de vendas de rodilla, sobre todo las más resistentes, es más habitual entre los powerlifters. Se han realizado muy pocos estudios sobre la eficacia de estas vendas, pese a lo cual se han documentado efectos secundarios nocivos, como daños cutáneos y condromalacia rotuliana, desgaste y aspereza de la superficie posterior de la rótula (26). Mediante su efecto únicamente amortiguador, las vendas anchas y gruesas en las rodillas añadieron una media de 110 N a la fuerza de levantamiento de las sentadillas. Es incorrecta la noción según la cual las vendas solo estabilizan la rodilla, aliviando el miedo del atleta a las lesiones o proporcionando información cinestésica (26). En realidad, las vendas aportan ayuda directa durante la extensión de la rodilla. Sobre la base de la falta de pruebas de que las vendas de rodilla prevengan lesiones, los atletas deben reducir su uso al mínimo. Si se emplean, se limitará su utilización a las series con cargas máximas.

Codos y muñecas

La principal preocupación con las lesiones de codo y muñeca se asocia con los levantamientos de peso por encima de la cabeza (8). Sin embargo, el riesgo es bastante menor si se compara con el origen habitual de las lesiones de estas articulaciones, como los deportes que implican movimientos de las extremidades superiores por encima de la cabeza, los deportes de lanzamiento y el saque en el tenis (8). Otros ejemplos de posibles lesiones son la luxación de codo, de la que en ocasiones se registran casos en gimnasia (29), así como las lesiones por uso excesivo, como la apofisitis por tracción, documentada a veces en los saltos de trampolín, la lucha olímpica y el hockey (29). Unas de las principales preocupaciones son los daños en las láminas epifisarias de crecimiento o las lesiones por uso excesivo en la cara posterior del codo o en la porción distal del radio de atletas jóvenes (29). La prevalencia de lesiones de codo y muñeca en la halterofilia es muy esporádica y se cita a menudo en la literatura al hablar de casos de estudio. Mientras que en un estudio se registró el desgarro del tendón del tríceps en un halterófilo competitivo de mediana edad (35), en otro se detectó una rotura bilateral distal del tendón del bíceps en un preparador físico recreativo especialista en pesas (38). Un estudio que examinó a 245 powerlifters competitivos documentó una incidencia muy baja de lesiones de muñeca y codo (41). Solo se han presentado datos muy limitados que sugieren una posible fractura de la epífisis distal del radio de halterófilos adolescentes (22). Según un reciente estudio en el que se encuestó a 500 expertos en el campo de la medicina del deporte, la mayoría de las personas seleccionadas señalaron que no era necesario evitar el entrenamiento resistido antes del cierre de las epífisis (32).

Conclusión

Esperamos que los lectores apliquen los principios biomecánicos expuestos en este capítulo a la selección de material deportivo para ejercicios resistidos y al diseño de programas de ejercicio. Conocer el modo en que los distintos tipos de ejercicio aportan patrones específicos de resistencia al cuerpo ayuda a desarrollar programas seguros y eficaces adaptados a las necesidades específicas de los atletas que practican diversos deportes y de otros que emprenden un entrenamiento resistido para mejorar su rendimiento físico, su salud, la sensación de bienestar y la confianza en sí mismos.

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* El powerlifting o levantamiento de potencia (pesas potencia o, simplemente, potencia) es un deporte de fuerza que consiste en tres eventos: la sentadilla, el press de banca y el peso muerto (N. del E.).

TÉRMINOS CLAVE

acción muscular

concéntrica

excéntrica

isométrica

aceleración

agonista

ángulo de distribución penniforme

antagonista

articulación cartilaginosa

biomecánica

brazo de palanca

cifótica (columna vertebral)

codificación del índice

columna vertebral

desplazamiento angular

dorsal (zona torácica)

fórmula clásica (peso levantado)

fuerza

de inercia

de resistencia

muscular

fulcro

inserción

carnosa

fibrosa

lordótica (columna vertebral)

maniobra de Valsalva

músculo penniforme

origen (muscular)

palanca

de primer orden

de segundo orden

de tercer orden

peso

plano

frontal

sagital

transverso

postura anatómica

potencia de rotación

reclutamiento

resistencia

por la forma

por la superficie

rozamiento

sinérgico (músculo)

técnica de segmentación

tendón

torque

trabajo de rotación

velocidad angular

ventaja mecánica

viscosidad

PREGUNTAS DE REPASO

(respuestas en la página 657)

1.¿Cuál de las siguientes es la definición de potencia?

a.(Masa) · (aceleración).

b.(Fuerza) · (distancia).

c.(Fuerza) · (velocidad).

d.(Torque) · (tiempo).

2.Para comparar el rendimiento de halterófilos olímpicos de distintas categorías por el peso, ¿por qué elemento del atleta divide la carga levantada la fórmula clásica?

a.El peso corporal.

b.El peso corporal al cuadrado.

c.El peso corporal de tejido magro.

d.El peso corporal elevado a dos tercios.

3.Durante un ejercicio con pesas libres, ¿con cuál de las siguientes opciones varía la fuerza muscular?

I. Distancia perpendicular desde el peso hasta la articulación

II. El ángulo articular

III. La aceleración del movimiento

IV. La velocidad del movimiento al cuadrado

a. Solo I y III.

b. Solo II y IV.

c. Solo I, II y III.

d. Solo II, III y IV.

4.¿En cuál de los siguientes planos anatómicos se produce el movimiento de la rodilla, la cadera y el hombro durante un salto vertical?

a.Sagital.

b.Perpendicular.

c.Frontal.

d.Transverso.

5.Un atleta está practicando un ejercicio de flexión y extensión isocinética concéntrica del codo. ¿Cuál de los siguientes tipos de palanca se observa en el codo durante este ejercicio?

I. De primero orden.

II. De segundo orden.

III. De tercer orden.

a. Solo I.

b. Solo II.

c. Solo I y III.

d. Solo II y III.