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CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DE LA NATACIÓN
Irma Lorenzo, Francisco Javier Calderón, Agusto Garcia, Pedro José
Benito.
Instituto Nacional de Educación Física de Madrid
[email protected]
1. INTRODUCCIÓN
2. CONSUMO DE OXÍGENO
2.1 Concepto integrador de este parámetro
2.2 Consumo de oxígeno en la natación
2.2.1 El aparato respiratorio en la natación
2.2.1.1 Espirometría estática
2.2.1.2 Dinámica respiratoria.
2.2.2 El sistema cardiovascular en la natación
2.2.2.1 Respuesta de la bomba cardiaca en la natación
2.2.2.2 Respuesta circulatoria en la natación
3. UMBRAL ANAERÓBICO: CONDICIONES METABÓLICAS EN LA
NATACIÓN
3.1 Concepto integrador de este parámetro
3.2 Metabolismo en la natación
3.3 Control de la temperatura corporal durante la natación
3.3.1 La Temperatura: variable objeto de control para el
mantenimiento de la homeostasis
3.3.2 control de la temperatura en la natación
4. PERFIL FISIOLÓGICO DEL NADADOR DE COMPETICIÓN
1. INTRODUCCIÓN
La natación es un deporte que, por desarrollarse en un medio adverso para el
ser humano, determina una serie de condiciones únicas que es necesario tener
presente a la hora de valorar las características fisiológicas de este deporte:
1º) Es el único deporte que se realiza en posición de decúbito, de manera
que: en primer lugar, se afecta el retorno venoso hacia el corazón derecho, y
en segundo lugar la respiración necesariamente se relaciona con el patrón
motor, a excepción del estilo de espalda
2º) Es el único deporte en el que se traslada el cuerpo en un medio
distinto al que la evolución nos ha deparado, y por consiguiente, no esta
adaptado desde el punto de vista biomecánico, lo que a su vez, afecta a las
condiciones fisiológicas, tales como: reclutamiento de unidades motoras de
músculos que habitualmente no intervienen en otros deportes, o eliminación del
calor en un medio con una conductividad térmica distinta a la del aire
3º) Es uno de los deportes donde se consiguen rendimientos muy
elevados a edades tempranas, de manera que se requiere un entrenamiento
muy intenso en épocas cruciales del desarrollo. Otros deportes, tales como la
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gimnasia rítmica o la gimnasia artística, también demandan una gran cantidad
de horas de entrenamiento, pero desde el punto de vista de la demandad
fisiológica, son mucho más limitados.
No obstante, las condiciones en las que se desarrolla este deporte hay
que tomarlas en un sentido relativo y no absoluto. Es decir, aunque las
condiciones señaladas indudablemente ejercen influencias sobre el
funcionamiento del organismo, las diferencias fisiológicas son más cualitativas
que cuantitativas, pues la natación es un deporte de resistencia. Dichas
diferencias de orden cualitativo han sido tenidas en cuenta a la hora de aplicar
de forma absoluta las técnicas de entrenamiento, utilizadas en atletismo, a la
natación.
En razón a lo señalado, los investigadores han mostrado gran interés por
el estudio de este deporte tan peculiar, lo que ha motivado numerosos trabajos
de investigación, y revisiones relativas a la “fisiología de la natación” (Faulkner
J.A., 1968; Holmer I., 1974; Lavoise JM y Montpettit RR, 1986; Rick L Sharp,
2000). La forma de abordar la fisiología de este deporte puede realizarse desde
dos puntos de vista:
1º) analizando las peculiaridades fisiológicas por aparatos y sistemas del
organismo, como por ejemplo, sistema cardiovascular, aparato respiratorio, etc
2º) analizando parámetros fisiológicos integradores, como puede ser el
consumo de oxígeno, o la transición aeróbica anaeróbica
Naturalmente, cada procedimiento de abordar la “fisiología de la
natación” presenta sus ventajas e inconvenientes. El primero de los
procedimientos es una visión más “fisiológica”, mientras que el segundo
permite una mejor aplicación práctica, fundamentalmente desde el punto de
vista del entrenamiento. Por consiguiente, adoptaremos el segundo de los
procedimientos, pues supone una visión integradora de la fisiología, no exenta
de inconvenientes. El primero de estos, es precisamente determinar los
parámetros integradores que mejor definen la respuesta y adaptación del
organismo. Otro de los inconvenientes, es que la mayor parte de estos
parámetros integradores, precisamente por serlo, son de complejo análisis en
relación con la influencia que ejercen las diferentes funciones fisiológicas sobre
cada uno de ellos.
2. CONSUMO DE OXÍGENO
2.1 Concepto integrador de este parámetro
Despejando de la ecuación de Fick, para la determinación del gasto cardiaco,
se obtiene una ecuación transformada muy empleada en fisiología del ejercicio,
para el análisis conceptual del consumo de oxígeno. Sin embargo, esta forma
de presentar el VO2, tiene el inconveniente de no tener presente la
participación del aparato respiratorio. Para tener una concepción global de este
parámetro tan integrador, podemos expresar el VO2 del siguiente modo
(Calderón FJ y Legido, JC, 2002):
2
1º) despejando VO2 de la ecuación de Fick para la determinación del
gasto cardiaco medio, tenemos
VO2 = Q x Dif A-V O2
(ecuación 1)
donde Q es el volumen de sangre bombeado por el corazón en un
minuto, y Dif A-V O2 es la diferencia de oxígeno entre la sangre arterial y la
sangre venosa
2º) por otra parte, asumiendo que el volumen en inspiración (V I) es igual
al volumen espirado (V E), tenemos
VO2 = V E x (FIO2 – FEO2)
(ecuación 2)
donde FIO2 es la proporción de oxígeno en aire inspirado y FEO2 es la
proporción de oxígeno en el aire espirado
Igualando ambas ecuaciones, se obtiene una buena aproximación que
representa a todos los componentes que determinan el VO2
VE x (FIO2 – FEO2 )
Aparato respiratorio
=
Q
X
X
Bomba cardíaca
Dif A-V O2
(ecuación 3)
Sangre y Músculo
Así, el VO2 es un parámetro que integra la función de múltiples aparatos
y sistemas del organismo y que por tanto tiene una utilidad práctica de enorme
relevancia. De la ecuación se deducen las siguientes cuestiones:
1ª) cuanto mayor sea el gasto cardiaco mayor es el consumo de
oxígeno, que aumenta de forma proporcional al incremento del primero. El
gasto cardiaco depende de la capacidad del corazón para bombear la sangre
en cada latido, el volumen sistólico, y el número de veces que bombea dicho
volumen, la frecuencia cardiaca.
2ª) cuando mayor sea la diferencia arterio-venosa de oxígeno mayor
será el oxígeno consumido por el organismo. El contenido de oxígeno en
sangre arterial depende de la concentración de hemoglobina, pues la
capacidad de transporte de esta proteína es fija. El contenido de oxígeno en
sangre venosa depende de la capacidad de los tejidos para extraer este gas de
la sangre
2.2 Consumo de oxígeno en la natación
El problema de valoración del VO2 en este deporte ha tropezado con la primera
de las circunstancias señaladas en la introducción. Por ello, hasta que la
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tecnología no ha desarrollado “ergómetros” específicos para este deporte, la
determinación se realizó con los ergómetros tradicionales, “cinta rodante” y
“cicloergómetro”. La figura 1 muestra el conocido swimming flume. Hay otras
alternativas para valorar la respuesta del nadador, y consisten en un sistema
de recogida del aire espirado que se dispone sobre una plataforma fija de
manera que el nadador no se mueve o móvil que acompaña al nadador (figura
2)
Figura 1: Representación esquemática del swimming flume (tomado de Astrand,
P.O y Englesson: A swimming flume. J Appl Physiol, 1972 33, 514-518. En este
ergómetro, el nadador nada contra corriente de forma similar a un corredor
sobre la cinta rodante.
Figura 2: representación esquemática de
procedimientos de valoración fisiológica.
Tomado de McArdle WD, Glaser RM y Magel
JR.
Metabolic
and
cardiorespiratory
response during free swiming and treadmill
walking. L Appl Physiol 30, 1971, 733-738
Los nadadores de elite alcanzan un valor de VO2 máximo en el ergómetro
específico significativamente menor (6-7%) que en el tapiz rodante, pero de la
misma magnitud que en el cicloergómetro (Holmer I, 1974; McArdle et al,
1978). Se puede deducir que, de no disponer de un swimming flume, el
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ergómetro de elección es el cicloergómetro. En nadadores desentrenados, el
VO2 máximo nadando era aún más reducido (20 %) respecto al valor alcanzado
corriendo y un 10 % pedaleando (Holmer I, 1974). La explicación de que este
parámetro sea menor en la natación se debe a todos los “eslabones” que lo
determinan (ecuación 3) y que a continuación se describen
2.2.1 El aparato respiratorio en la natación
La respuesta del aparato respiratorio en la natación se puede analizar bien de
forma estática, es decir, realizando una espirometría o dinámica, valorando la
respuesta de la ventilación y sus componentes en esfuerzos de diferentes
intensidades.
2.2.1.1 Espirometría estática. Los volúmenes y capacidades del pulmón
difieren si se valora en decúbito o en posición de pie (Holmer I, 1974); en
decúbito, se reduce el volumen inspiratorio de reserva (VIR) a expensas de un
incremento del volumen espiratorio de reserva (VER). Cuando se realiza una
espirometría dentro del agua, se ha comprobado una reducción del 8 al 10 %.
Una de las razones aducidas sería el incremento del volumen de sangre a nivel
del tórax. El incremento de la resistencia de las vías aéreas durante la
inmersión y en la natación, sugiere que el trabajo respiratorio sea mayor que en
condiciones terrestres.
Por otra parte, la relación entre la ventilación alveolar y la perfusión (V A /Q)
cambia de la posición de pie a decúbito. De pié, respiramos prácticamente sólo
con la zona basal de los pulmones, pues, las zonas media y de los vértices son
funcionalmente ineficaces. Cuando pasamos a posición de decúbito, los
pulmones se comportan como si estuviera en zona basal igualándose la
relación VA /Q. Así, la posición en natación puede representar una ventaja
respecto a la posición vertical, permitiendo un menor trabajo cardiaco (véase
sistema cardiovascular en natación)
2.2.1.2 Dinámica respiratoria. A intensidad submáxima, en natación, el
valor de la ventilación (V E) es similar a los alcanzados durante la carrera o
pedaleando (Holmer I, 1974). Sin embargo, durante el esfuerzo máximo, la VE
era significativamente menor nadando que corriendo o en cicloergómetro
(Holmer I, 1974; McArdle et al, 1978). El volumen corriente (V T) era de la
misma magnitud en esfuerzo máximo nadando que a la intensidad máxima
corriendo, mientras la FR era menor (Holmer I, 1974). La razón de la respuesta
de este último parámetro, se pude deber a que, a excepción de la espalda, la
respiración se relaciona estrechamente con la técnica de nado
Aunque no se han encontrado datos relativos a la respuesta de la relación
VA /Q en natación, por datos indirectos (ecuación de Borh) se deduce que
puede elevarse en esfuerzos máximos respecto al ejercicio realizado corriendo,
ya que el valor de Q es inferior y la VA es más elevada nadando que corriendo
(Holmer I, 1974). Por tanto, la menor hiperventilación que se da nadando
respecto a la carrera, se puede compensar con la mejor relación VA /Q, de
manera que no se produzca hipoxemia. En efecto, se ha demostrado que los
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valores de saturación para el oxígeno en sangre arterial son los mismos
nadando que corriendo, tanto en esfuerzos submáximos como máximos.
En resumen, el aparato respiratorio no parece ser un factor limitante del
VO2, a pesar de estar fuertemente condicionado por la técnica de nado. Es
más, la ventilación nadando, como parte integrante de la relación VA /Q, puede
ser más eficaz que corriendo, a intensidad submáxima. Por tanto, no se puede
explicar que el menor valor de VO2 máximo nadando respecto al medido
corriendo sea debido a un descenso de la función respiratoria.
2.2.2 El sistema cardiovascular en la natación
Al problema metodológico de la determinación en tierra del gasto cardiaco por
procedimientos incruentos, se añade la valoración de este parámetro en el
agua. No es de extrañar, por tanto, que muy pocos estudios hayan abordado la
valoración de la bomba cardiaca en natación. Aún mayor es el problema de
valoración de la respuesta circulatoria durante el ejercicio. Por tanto, la
participación del sistema cardiovascular en el VO2 en natación se aborda en
función de los pocos estudios realizados en ergómetros específicos y
razonando en base a la respuesta en tierra.
2.2.2.1 Respuesta de la bomba cardiaca en la natación
El gasto cardiaco (Q) durante un esfuerzo submáximo en natación
muestra una respuesta lineal respecto a la intensidad del ejercicio y alcanza
valores similares a los medidos corriendo, a la misma intensidad relativa
(Holmer I, 1974; McArdle et al, 1978). Como Q depende del volumen de
eyección (VE) y de la frecuencia cardiaca (FC), ambas variables responden
nadando de forma similar a la carrera. Sin embargo, es un hecho constatado
que los valores de FC a máxima intensidad eran menores realizando el
esfuerzo en un ergómetro específico para la natación que en el
correspondiente al de tapiz rodante.
Control de la frecuencia cardiaca en natación
En función de lo señalado, para calcular la frecuencia cardiaca de
entrenamiento deberíamos aplicar la fórmula de Karvonen adaptada a la
natación
FC umbral = FC reposo + 0,70 (FC max – FC reposo);
FC max = (220 – edad) - 13
Veamos un ejemplo para un nadador de 20 años que tuviera una FC
de reposo de 50 latidos/min
FC umbral = 50 + 0,70 x (200 – 13 – 50) = 145,9 latidos/min
El mismo cálculo para la misma intensidad realizada en tierra,
indicaría una FC umbral de 155 latidos/min. Parece natural pensar, entonces,
que a la hora de prescribir las cargas de entrenamiento aeróbico (ligero,
moderado e intenso) se deba tener en cuenta las características de la natación
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El mecanismo de esta reducción de la frecuencia cardiaca es
desconocido, pero se han barajado la siguiente hipótesis: la inmersión de la
cara reduce la frecuencia cardiaca, lo que sugiere algún mecanismo reflejo,
que manifiestan los animales acuáticos. El reflejo tendría doble origen: por un
lado, la apnea y por otra parte, la temperatura del agua, producen bradicardia,
conocida en el mundo del submarinismo como bradicardia de inmersión.
Independientemente de la causa de la menor frecuencia cardiaca,
ineludiblemente implica que, o el valor de Q es más bajo nadando a intensidad
máxima, o si es igual, necesariamente, el valor del VE tiene que ser mayor. En
los estudios comparativos realizados, se ha comprobado que el VE era de la
misma magnitud nadando que corriendo. Igualmente, el VE se mantiene
constante a una determinada intensidad
2.2.2.2 Respuesta circulatoria en la natación
Aunque, como se ha indicado, la valoración de la circulación es difícil, la
respuesta puede analizarse mediante la diferencia arterio-venosa de oxígeno
(véase introducción). La respuesta de la circulación a esfuerzos submáximos
nadando son similares a los correspondientes corriendo (Holmer I, 1974), como
se demuestra por un valor similar de la Dif A-V O2. Sin embargo, en esfuerzos
máximos el valor de Dif A-V O2 era menor en natación. La razón de estas
diferencias podría ser la diferencia de distribución del flujo sanguíneo debido a
la utilización de las extremidades en la natación y la posición del cuerpo que
favorece el retorno venoso hacia el corazón.
En efecto, las pruebas en el ergómetro específico se realizaron con batido
de piernas relativamente pequeño; además, la actividad muscular de las
extremidades inferiores no es la misma nadando que corriendo. Es un hecho
conocido las diferencias en el control de la presión arterial en decúbito respecto
a de pié. El mejor retorno venoso en decúbito determina un mayor llenado
ventricular y a través de la ley de Starling un mejor rendimiento ventricular, de
manera que para mantener el mismo valor de Q, la FC se reduce
3. UMBRAL ANAERÓBICO: CONDICIONES METABÓLICAS EN LA
NATACIÓN
3.1 Concepto integrador de este parámetro
La transición aeróbica-anaeróbica, o término más frecuentemente utilizado
umbral anaeróbico, es un proceso en el que el organismo comienza a obtener
energía sin la presencia de cantidades suficientes de oxígeno. Por tanto,
podemos distinguir dos fases:
1) Por debajo del umbral anaeróbico, la relación entre oxígeno aportado
y actividad metabólica del músculo, se encuentra próxima a la
unidad. Es decir, que el sistema cardiorrespiratorio suministra el
oxígeno suficiente a las mitocondrias del tejido muscular, de manera
que estas pueden oxidar el ácido pirúvico.
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2) Por encima del umbral anaeróbico, el SAO no aporta el oxigeno
suficiente al músculo, de manera que parte del pirúvico no puede
oxidarse en la mitocondria y se reduce a ácido láctico, evitando que
el potencial redox del citosol aumente de forma considerable. En
estas condiciones, aumenta la producción de CO2 y H+.
Por tanto, a partir de cierta intensidad, el ácido lactico producido por el
organismo, y concretamente el músculo, tiene dos alternativas. En primer
lugar, este ácido puede amortiguarse dentro las propias células. En segundo
lugar, las células musculares, lo expulsan a sangre combinándose con otras
moléculas, y dando lugar a la amortiguación por los tampones de plasma.
Estos dos mecanismos no son excluyentes, y el organismo los utiliza siempre.
De forma secuencial sería del siguiente modo.
1º) Determinadas células musculares son capaces de utilizar el ácido
láctico y convertirlo el ácido pirúvico, que puede oxidarse. Como este ácido es
relativamente fuerte se disocia y da lugar a incrementos en la concentración de
hidrógenos. Cuando la velocidad de producción es superior a la capacidad de
transformación, se acumulan hidrógenos en la fibra muscular, lo que conduciría
a un descenso del pH y lo que esto significa (descenso de la velocidad de las
reacciones, etc). Para evitar esto, el músculo comienza a eliminar el ácido
láctico a la sangre. Cuanto mayor es la intensidad del ejercicio, mayor es la
concentración de este ácido en sangre. El plasma dispone de moléculas en
disolución que intervienen en la amortiguación de los ácidos. El tampón o
amortiguador cuantitativa y cualitativamente más importante es el bicarbonato.
A medida que más ácido láctico hay en plasma, mayor es la cantidad de
bicarbonato gastado o consumido, aunque sin embargo, no se llegue a agotar.
Además de las moléculas amortiguadoras, muchas células de algunos tejidos u
órganos (corazón e hígado) son capaces de utilizar el ácido láctico
convirtiéndolo en ácido pirúvico.
El concepto de aclaramiento es importante para entender lo señalado.
Se define como la cantidad de una determinada sustancia que es limpiada,
aclarada o depurada del plasma. Por tanto, aplicando este concepto a la
transición aeróbica-anaeróbica tendremos:
Formación de ácido lactico
Aclaramiento láctico (ACllac ) = ------------------------------------------Eliminación de ácido láctico
El dividendo es fruto de la actividad metabólica de la célula muscular. El
divisor es el resultado de la participación de todos los sistemas que intervienen
en que la concentración de ácido láctico en sangre no se eleve: 1) fibras
musculares, 2) amortiguadores plasmáticos y 3) órganos como el hígado y el
corazón. Cuando la relación se encuentra próxima a la unidad, el organismo se
encontraría por debajo del umbral anaeróbico; mientras que cuando sea
superior, significaría que la formación es superior a la capacidad de
eliminación. La traducción práctica de lo señalado es que la concentración de
ácido láctico en sangre tiene una respuesta como la que se ilustra en la figura
3.
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Concent
Lactico
Intensidad del ejercicio
Figura 3. Relación entre intensidad de ejercicio y concentración de áciso
láctico.
Cuando una persona se encuentra realizando un ejercicio físico por
encima del umbral anaeróbico, comienza a elevarse la concentración de ácido
láctico en sangre. Una de las causas de fatiga o incapacidad para realizar
ejercicio a alta intensidad es precisamente la acumulación de este ácido que al
disolverse en el plasma libera protones, que al acumularse pueden bloquear
muchos procesos fisiológicos. Por tanto, es importante determinar este
parámetro integrador, pues representa la intensidad a la que el organismo
puede realizar ejercicio sin aparecer fatiga. Ello significa que puede
expresarse de dos formas:
1º) como la concentración de ácido láctico que el organismo es capaz de
soportar sin que aparezca fatiga y por tanto disminuya el rendimiento; se
expresa en mM/L
2º) como la intensidad relativa que se corresponde con el incremento de
la concentración de ácido láctico en sangre; se expresa en porcentaje respecto
al valor máximo de oxígeno consumido
3.2 Metabolismo en la natación
Aunque, las fuentes de energía no difieren respecto a las correspondientes a
otros tipos de ejercicio físico (tabla 1), las condiciones biomecánicas son tan
diferentes que afectan a la intensidad metabólica, de manera que la aplicación
estricta de los valores de la tabla 1 haya que realizarla con cautela. Asimismo,
la composición corporal contribuye a la utilización de la energía.
Tiempo
Anaeróbica en %
Aeróbica en %
0-30 seg
80
20
30-60 seg
60
40
60-90 seg
42
58
90-120 seg
36
64
120-180 seg
30
70
Energía expresada respecto a tiempo de esfuerzo acumulado
0-60 seg
70
30
9
0-90 seg
0-120 seg.
0-180 seg.
61
55
45
39
45
55
Tabla 1. Porcentajes de contribución de los metabolismos en función de la
duración del esfuerzo.
Varios son los factores que afectan al gasto energético en la natación.
Aunque obvios, merece la pena comentarlos:
1º) En general, el gasto energético de la natación es unas 4 veces mayor
que en la carrera para la misma distancia (Holmer I, 1974; McArdle et al, 1978).
2º) el gasto energético depende del estilo. En los estilos de mariposa y
braza el gasto energético es aproximadamente el doble que para los otros dos
estilos, libre y espalda (Holmer I, 1974). Estas diferencias se atribuyen a
cuestiones biomecánicas. En efecto, la resistencia al avance a una
determinada velocidad es mayor para las técnicas de mariposa y braza.
Además, contrariamente a la carrera o al ciclismo, los valores de resistencia no
son uniformes cuando el nadador va a una determinada velocidad.
3º) Por otra parte, el dominio de la técnica determina un menor gasto
energético en nadadores entrenados respecto a los no entrenados (Holmer I,
1974). Es decir, presentan una mayor eficiencia. Este autor demostró que
cuando dos grupos de nadadores realizaban una prueba a la misma velocidad
y la misma frecuencia de nado, los mejor entrenados tenían un menor gasto
energético que los no entrenados. Por ejemplo, a 0,8 m/seg este autor observó
un valor de VO2 de 4L/min y 2,6 L/min para dos nadadores de bajo y alto nivel,
respectivamente
4º) Algunos autores (Van Handel PJ et al, 1988) han observado
diferencias de género para el mismo nivel técnico. Comparando nadadores de
elite de los dos sexos, estos autpres observaron que las mujeres tenían un
consumo de oxígeno relativo más bajo que los varones, cuando ambos
nadaban a la misma velocidad (1,2 m/seg). En porcentaje, la mayor eficiencia
se cifra en alrededor del 30 %. Uno de los factores que los autores han
argumentado para justificar las diferencias entre los sexos ha sido la cantidad y
distribución de la grasa corporal que influiría sobre las condiciones de flotación
De lo señalado, se deduce que el ACllac difiere en función de los factores
señalados. Si se quiere dar rigor al control del entrenamiento, debe ser práctica
rutinaria la determinación de este metabolito a lo largo de una temporada y de
diversas temporadas. En un análisis muy simple, se deduce que la mayor
eficiencia de nado desencadenará bien un descenso del numerador o un
incremento del denominador. En otras palabras, desciende la producción de
lactato o incrementa la eliminación de este metabolito o se producen ambos.
Aunque existen gran cantidad de trabajos que han abordado este aspecto
concreto y en muchos casos constituye una práctica rutinaria, en natación en
seres humanos es nula la información al respecto, no así en animales de
experimentación. A la luz de las investigaciones en estos últimos, se deduce
que la mayor eficiencia provoca una menor producción y una mayor eliminación
de este ácido durante el ejercicio
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Gasto energético y nutrición en la natación
En función de lo señalado, el gasto energético en la natación es muy
elevado. Por tanto, a este elevado gasto energético se añade el hecho
de que la mayor parte de nadadores de elite se encuentran en una
época crucial. Muchos trabajos han abordado las necesidades
nutritivas en los nadadores y se han resumido muchos de los hallazgos
en libros de texto específicos de nutrición deportiva (Wolinsky). Los
resultados se pueden resumir en: cuantitativos y cualitativos
1) Cuantitativos. Necesidades energéticas según diversos
estudios (Wolinsky).
- 1576 a 3131 Kcal (6588 a 13.087 J)/día (nadadoras de instituto)
- 5221 kcal (21824 J)/dia (nadadores de un “campus” de entrenamiento)
- 3572 kcal (14931 J)/dia (nadadoras de un “campus” de entrenamiento)
Las necesidades energéticas son en promedio de 3500 para las
mujeres y de 5200 para los varones. El porcentaje de esta cantidad
ingerido debe relacionarse con el número y horario de entrenamiento,
pues es corriente realizar dos sesiones en horarios muy diferentes (1ª
sesión a las 6,0 a.m en muchos casos). La ingestión de alimentos
antes de la competición o entrenamiento es muy variable en cuanto a
la hora (30 min antes, 30-60 min, 1-1,5 horas
3.3 Control de la temperatura corporal durante la natación
Como se ha señalado, la actividad metabólica es considerablemente muy
elevada, de manera que, también lo es la producción de calor. Dado que una
de las variables objeto de control para mantener la homeostasis es la
temperatura, la perdida de calor en el agua tiene que igualar su producción.
Debido a la mayor conductividad del calor en el agua, la perdida es
considerable a 25 ºC. En personas delgadas la perdida de calor es aún más
evidente, debido a la falta de aislamiento por el escaso tejido adiposo (tejido
celular subcutáneo).
3.3.1 La Temperatura: variable
mantenimiento de la homeostasis
objeto
de
control
para
el
La temperatura corporal constituye una de las variables objeto de control por
los sistemas de regulación para mantener la homeostasis o equilibrio del medio
interno, pues una variación superior o inferior al rango de la normalidad puede
ocasionar la muerte. Se ha observado que la temperatura promedio del cuerpo,
así como el calor almacenado, permanecen constantes dentro de un amplio
rango de temperatura externa (tabla 2)
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Temperatura tomada Estados fisiológicos y sensaciones
en la piel (T sk )
experimentadas
> 45ºC
Lesión tisular inmediata
43-41
Umbral del dolor para el calor
41-39
Umbral de dolor pasajero
39-35
Sensación de calor
37-35
Sensación inicial de estar caliente
34-33
Sensación de temperatura confortable en reposo
33-32
Sensación de temperatura neutra a una intensidad de
2-4 mets
36-30
Rango donde la Tsk es casi igual que la To
Tabla 2. Temperatura corporal y sensación asociada
El sistema de termorregulación actuaría como un servomecanismo o
retroalimentación de intercambio de calor a través del cual se controla la
temperatura corporal, con los siguientes elementos:
- termostato que fija la temperatura dentro de un rango muy estrecho (33
a 34ºC). ¿Qué valor de temperatura es el de referencia?. Se consideran dos
zonas que intervienen en el control por servomecanismos: la zona central o
cuerpo, que representa el calor en el interior del cuerpo y que más se aproxima
a la temperatura de los centros de regulación situados en el hipotálamo, y la
zona periférica, representada por la temperatura de la piel. Un problema en los
estudios sobre termorregulación ha sido, precisamente, medir las temperaturas
central y periférica. La temperatura media de la piel se estima colocando en 8
zonas de la piel sensores de temperatura o utilizando una escala que
representa la proporción de cada zona en la temperatura media de la piel:
cabeza (7 %), pecho (17,5 %), espalda (17,5 %), brazos (7 %), antebrazos (7
%), manos (5 %), muslos (19 %) y piernas (20 %). La temperatura central se
estima en el tímpano, recto o esófago
- sensor, formado por receptores de temperatura, que informa
continuamente a los centros de control. Los receptores para la temperatura se
sitúan en la piel (receptores periféricos) y en el sistema nerviosos central
(receptores centrales).
- centro o centros de control que analizan la información y “ordenan”
ganar o perder calor. Los centros de control se encuentran situados en el
sistema nervioso central, y probablemente estarían constituidos por las
relaciones neuronales entre diversas estructuras del cerebro medio,
principalmente a nivel del hipotálamo (anterior y posterior)
- efectores, habitualmente múltiples, que ejecutan la información
analizada por los centros de control. Los efectores se encuentran
representados por la musculatura estriada de los músculos, la musculatura lisa
de las arteriolas y las glándulas sudoríparas
12
punto de
referencia para la temperatura
perturbación
Termostato
señal de error
Centro de
control
información
Temperatura
ganancia
o perdida
de calor
Sensor
Receptores de
temperatura
Efectores
Variación de la temperatura corporal
Músculos
Arteriolas
G.sudoriparas
Figura 4. Esquema del mecanismo de retroalimentación para el control de la
temperatura
La figura 4 presenta el mecanismo de retroalimentación para el control
de la temperatura. La perturbación es la alteración del sistema que en el caso
del ejercicio puede ser doble: el incremento de la actividad metabólica y la
temperatura ambiente. La respuesta del sistema durante el ejercicio consiste
en la eliminación del calor producido. Para este fin, los organismos disponen de
los siguientes mecanismos:
- conducción, consistente en el paso de calor de regiones de mayor a
menor temperatura cuando dos cuerpos se encuentran en contacto
- convección, consistente en el paso de calor de un medio a otro
mediante la circulación de un fluido que circula alrededor del cuerpo más
caliente. La capa de fluido que gana calor se expande y es sustituida por otra
capa más fría
- radiación, consistente en la eliminación de calor por la capacidad de los
cuerpos de emitir radiaciones térmicas. Los seres vivos reciben calor por
radiación de fuentes más calientes y lo pierden por radiación ante objetos más
fríos
- evaporación, consistente en la transferencia de calor motivada por el
paso del agua del estado líquido a gaseoso (vapor). Procedimiento altamente
eficaz para perder calor, pues cuando se evapora un gramo de agua se
eliminan 0,58 Kcal. Lógicamente, el factor limitante de este mecanismo es la
reserva de agua y la humedad del ambiente
13
En situación fisiológica, se debe producir un equilibrio entre la
producción y eliminación de calor, y viene dado por la ecuación para el
equilibrio térmico mediante el intercambio entre el cuerpo y el ambiente.
Cuando se produce un incremento de la actividad metabólica, como sucede
durante el ejercicio, se incrementa la temperatura central y una parte del calor
generado se transfiere a la piel. En la superficie de la piel la ecuación será:
S = MSK +/- R +/- C +/- ESK
(ecuación 4)
Donde S es la cantidad de calor almacenado por el cuerpo (positivo para
la ganancia) y se expresa en vatios por metro cuadrado de superficie cutánea
externa; MSK es la cantidad de energía metabólica a nivel de la piel (siempre
positiva); ESK la cantidad de calor transferido por evaporación (negativo para la
perdida neta); R la cantidad de intercambio de calor por radiación (positivo para
la ganancia) y C la cantidad de calor por convección (positivo para la
ganancia). En el agua, el intercambio por radiación y evaporación están
ausentes, de manera que se simplifica la ecuación:
S = MSK – hW (TSK – TW) Fclw
(ecuación 5)
hW es el coeficiente de transferencia de calor por convección de la
superficie cutánea expuesta al agua, TSK es la temperatura de la piel, TW es la
temperatura del agua y Fclw es el factor térmico de la ropa en la perdida de
calor. En natación, naturalmente este último no se considera.
3.3.2 control de la temperatura en la natación
Dado que la conductancia térmica del agua es unas 25 veces la del aire, la
regulación de la temperatura es mucho más importante que en el aire
ambiente, y se puede dar un descenso de la temperatura interna a la
exposición prolongada (Pugh LGC y Edholm OG, 1955; Robinson S y Somers
A, 1971; Nielsen B, 1978). La forma principal de transferencia de calor en el
agua es la convección, de manera que durante el ejercicio esta forma se
encuentra aumentada debido al movimiento de turbulencia durante la natación.
Debido a la dificultad técnica del estudio de la termoregulación, muy pocos
estudios han abordado el control de esta variable de la homeostasis en
natación. Nadel et al (1974) realizaron el estudio más completo e interesante
sobre la termorregulación durante la natación, de manera que nos referiremos
a sus resultados.
S = MSK – hW (TSK – TW)
(ecuqación 6)
El calor es producido y almacenado en el cuerpo central y fluye hacia
fuera mediante gradientes térmicos entre éste y la piel (TC – TSK) y entre la piel
y el agua (TSK – TW). El flujo de calor desde el cuerpo central a la piel puede
verse afectado por la presencia de dos resistores que funcionan en paralelo:
- resistor de asilamiento, formado por la capa de grasa corporal y
representa el principal factor individual de la resistencia. Se ha demostrado una
14
relación inversa entre la caída de la temperatura interna durante la inmersión
en agua fria y la cantidad de grasa
- resistor cutáneo, representado por la circulación de la sangre por la piel.
Por tanto es una resistencia variable
En natación se ha comprobado los siguientes hechos:
1º) Proporcionalidad entre el flujo de calor y la intensidad de trabajo.
Aunque el valor de hW cambia con la intensidad del ejercicio, la cantidad de
calor almacenado, S en la ecuación 6, depende de la intensidad de trabajo, MSK
y la transferencia de calor desde la piel al agua, TSK – TW. El flujo de calor
desde la piel al agua se realiza a través de la resistencia térmica del agua, y se
describe por el coeficiente de transferencia de calor por convección. Como el
agua “admite” el calor generado por el metabolismo de forma más eficiente que
el aire, el flujo de calor desde la piel al agua es muy elevado, de manera que el
segundo miembro de la ecuación iguala al calor generado por el metabolismo,
es decir, MSK. La transferencia de calor desde la piel al agua, TSK – TW,
depende de:
- el calor transferido desde el “cuerpo” a la superficie externa de la piel y
por tanto dependiente de la circulación cutánea. Los valores de temperatura
central alcanzados nadando no son superiores a los medidos en carrera. A
0,50 m/seg y 0,75 m/seg la variación de la temperatura esofágica a una
temperatura del agua de 26ºC no cambiaron respecto a la de reposo
- de la temperatura del agua. Se ha comprobado que existe una relación
inversa entre la intensidad de trabajo y la caída de temperatura interna durante
la inmersión en agua. Este efecto se acentúa cuando se nada en agua fría. El
hombre tiende a almacenar calor en agua caliente y a perder calor cuando
nada en agua fría. Existen predicciones en las que a bajas velocidades de nado
la perdida de calor no respiratorio es esencialmente invariable con la velocidad
de nado. Durante la natación el calor es liberado a una intensidad proporcional
a la intensidad submaxima de nado y a velocidades progresivamente mayores
cuando el nadador alcanza
su máximo esfuerzo. Cuando aumenta la
temperatura del agua se observa un incremento de la temperatura esofágica a
cualquier velocidad de nado, 0,50 m/seg y 0,75 m/seg.
2º) Los factores que afectan a la eliminación de calor en el agua son: la
temperatura del agua (véase más arriba) y el grosor de la capa de grasa, que
es el factor más importante de la resistencia al flujo de calor. Por tanto, para
alcanzar el máximo consumo de oxígeno estos dos factores pueden ser
factores limitantes. Nadel et al (1974) comprobaron que la velocidad de
transferencia de calor desde la piel al agua en reposo y nadando eran inferiores
a lo predichos para el hombre en reposo en el agua en movimiento y nadando.
El coeficiente de transferencia de calor durante la natación se encontró era
independiente de la velocidad del agua, probablemente debido a que la
velocidad efectiva del agua alrededor del nadador es más importante en la
determinación del intercambio de calor por convección.
15
Temperatura del agua y entrenamiento.
Teniendo en cuenta que los nadadores pasan 3 horas dentro del agua
parece natural conocer cual es la temperatura ideal para realizar los
entrenamientos. En el estudio de Nadel et al 1974 se observó que la
temperatura ideal para nadar era de 28-30 º C. Las temperaturas más
elevadas en el cuerpo se alcanzaban cuando el agua se encontraba a
33ºC, de manera que los sujetos “almacenaban” calor, alcanzando valores
de alrededor de 39ºC, pudiendo contribuir a la sensación de agotamiento.
Igualmente se comprobó que en la natación de ultrafondo (travesía), con
una velocidad de nado media 2,81 Km/h , se consumía oxígeno en un
valor promedio de 1,7 L/min equivalente a 8,5 Kcal/min. Para una travesia
de 12 horas significaria un gasto energético de 6120 Kcal (8,5 x 60 x 12),
con una perdida de calor tan considerable que sería incompatible con la
vida (Pugh LGC y Edholm, 1955).
Para la mayor parte de los nadadores, la temperatura optima para
rendimientos máximos debería ser de alrededor de 28-30ºC, a cual se
alamcena poco calor y el rendimiento no se ve alterado. Para natación de
mas larga duración, la temperatura optima deberá ser algo mas baja
4. PERFIL FISIOLÓGICO DEL
CONSECUENCIAS PRÁCTICAS
NADADOR
DE
COMPETICIÓN:
De todo lo anteriormente señalado, se deduce que las adaptaciones del
organismo al entrenamiento de la natación se corresponden con las de
deportes de resistencia. Por tanto, el perfil fisiológico del nadador de
competición se ajusta, con las variaciones correspondientes, al del atleta de
resistencia. Aunque, como se ha señalado, y es una de las características del
entrenamiento, es necesario contemplar la especificidad de este deporte, se
tropieza con la dificultad técnica de valoración fisiológica en el lugar donde se
realiza. Por consiguiente, los valores de referencia que se reseñan en este
apartado, necesariamente, son los medidos mediante procedimientos no
específicos. Ello, sin embargo, no es óbice para que, a pesar de los escépticos
y defensores a ultranza de la especificidad, la utilización que se dé de los
mismos sea de gran trascendencia.
En la tabla 3 se exponen los valores de VO2 máximo de nadadores de
elite de ambos sexos en la población española. En relación al ranking los
nadadores figuran en el 5º a 6º puesto, situándose por encima de estos los
ciclistas, atletas de fondo y medio fondo y deportistas de canoa, para los
varones.
Edad
(años)
Peso
(Kg)
Talla
(cm)
VO2
VO2
VE
(L/min) (ml/Kg/ (L/min)
min)
4,5 ± 0,4 62,7 ±1,5 160,3 ± 7,4
Pulso O2
(ml/lat)
Masculino 17,7 ± 2,8 71,3 ±7,0 178,7 ± 6,7
22,8 ±11
(n = 23)
Femenino 16 ± 2,0
58,3 ± 6,9 166,6 ± 5,6 3,1 ±0,2 53,1 ± 2,9 112,9 ± 9,0 15,7 ±1,2
(n = 10)
Tabla 3. Valores de VO 2 máximo de nadadores de elite de ambos sexos en la
población española
16
Teniendo en cuenta que los valores son superiores a los correspondientes
a ergómetros específicos (swiming flume) en un 6 a un 7 %, podríamos
realizar una estimación relativa a la la capacidad para realizar esfuerzos
prolongados en la natación
Valor medio de VO2 máximo nadando estimado:
Varones 59,7 ml/Kg/min
Mujeres 50 ml/Kg/min
Los valores de VO2 máximo son la traducción de adaptaciones cardiacas
y respiratorias. Como en todo deporte de resistencia, en la natación se produce
una modificación morfo-funcional del sistema cardiovascular con incremento
del tamaño de las cavidades cardiacas, principalmente del ventrículo izquierdo.
Serratosa, L (1998), en un trabajo retrospectivo sobre las características del
corazón entrenado, mediante ecocardiografía, ha aportado datos relativos a los
nadadores (tablas 4 y 5)
Género
DDVI
(mm)
Masculino 56,3 ± 3,8
Femenino
(47,6-63,0)
51,6 ± 3,4
(43,6-58,4)
VTD/SC
(ml/m2)
SIV (mm)
PP (mm)
Masa/SC
(gr/cm2)
81,3 ± 10,5
(56,7 – 99,9)
74,3 ± 9,5
(55,6-93,2)
9,2 ± 1,0
(7,2-11,0)
7,9 ± 0,9
6,5 +/- 10,1)
9,0 ±`0,9
(7,2 -11,0)
7,7 ± 0,8
(6,1 +/- 10,1)
100,9 ± 17
(65,6-142,4)
81,3 ± 11,3
(61,2-108,1)
DDVI diámetro diastólico del ventrículo izquierdo
VTD/ volumen telediastólico del ventrículo izquierdo en relación a la SC
SC
superficie corporal
SIV
grosor del septo interventricular
PP
grosor de la pared posterior
Tabla 4. Características del corazón encontradas en nadadores españoles.
Los dos primeros datos (DDVI y VTD/SC) representan la dilatación del
ventrículo izquierdo, mientras los dos siguiente (SIV y PP) constituyen la forma
de valorar el grado de hipertrofia del miocardio. Tanto los nadadores como las
nadadores presentan un corazón de mayor tamaño que en personas normales,
como se demuestra por el valor del DDVI. Los límites de la normalidad para el
SIV y PP son de 12 mm y 10 mm, respectivamente para varones y mujeres.
Por tanto, no se considera que se produzca hipertrofia patológica en los
nadadores y nadadoras. La armonía de la adaptación del corazón se
demuestra por la dilatación de otras cavidades del corazón como el ventrículo
derecho y las dos aurículas (tabla 5). El valor del diámetro del VD es de 26 mm
y el diámetro antero-posterior en varones fue de 40 mm. En las nadadoras, el
diámetro diastólico relativo a la superficie corporal es de 30 (+/- 1,8), con un
rango de 26,4 a 33,8. En los varones, fue de 28,7 (+/- 1,9), con un rango de
24,1 a 33,8.
17
Género
Masculino
VD (mm)
AD (sup-inf) AI (sup.inf) AI (ant-post9
37,3 ± 6,1
52,8 ± 3,8
54,6 ± 4,2
36,8 ± 4,5
(26,5-56,2)
(45,2-59,4)
(45,2-63)
(26,5-46,6)
Femenino 33,1 ± 4,6
52,8 ± 4,1
53,9 ± 3,9
35,1 ± 4,3
(23,4-41.1)
(43,0-59,8)
(45,7-62,6)
(26,8-42,9)
Tabla 5. Características del corazón encontradas en nadadores españoles.
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