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UNIDAD II 2.- RECURSOS TECNOLGICOS APLICADOS LA

EVALUACIN DE LA RESISTENCIA.

El Consumo Mximo de Oxigeno VO2max es considerado el patrn de oro a la hora de valorar la resistencia, aunque es importante mencionar que existen otros indicadores valiosos de determinar en el rendimiento de resistencia, como por ejemplo el umbral anaerbico, el tiempo limite a la velocidad del VO2max o la Capacidad de Repetir Sprint RSA. Habiendo dicho esto, en este captulo se describir la tecnologa utilizada para la medicin del VO2max, ya que es un recurso comn en los laboratorios de fisiologa del ejercicio, aunque por lo general de poco acceso a la mayora de los entrenadores que utilizan pruebas indirectas para la evaluacin del VO2max.

El VO2max puede ser determinado por procedimientos directos e indirectos, siendo los primeros los ms vlidos y fiables. La medicin directa del VO2max requiere de equipos sofisticados para el anlisis de gases respiratorios y de la realizacin de un test de esfuerzo de intensidad creciente hasta el agotamiento (test de esfuerzo incremental). Los procedimientos indirectos permiten determinar el VO2max a partir de tests de esfuerzo incrementales hasta el agotamiento o de test de esfuerzo submximos.

2.1 CLCULO DEL VO2 MAX A PARTIR DE VARIABLES VENTILATORIAS.

La determinacin directa del VO2max se basa en la medicin de la ventilacin (flujo de aire a travs del aparato respiratorio) y de la concentracin de oxgeno en el aire inspirado (FIO2) y espirado (FEO2). Normalmente, los seres humanos respiramos aire atmosfrico. La concentracin de O2 en el aire atmosfrico a nivel del mar es de 20.9 %, por lo tanto cuando el test de esfuerzo se realiza inspirando aire atmosfrico, la FIO2 ser de 20.9% ( 0.209, expresada en tanto por uno). Parte del O2 inspirado difunde a la sangre en los capilares pulmonares y es transportado hasta los tejidos. Parte del O2 presente en los capilares es utilizado por las mitocondrias para oxidar substratos energticos. Como consecuencia del proceso oxidativo mitocondrial el O2 se une a hidrgeno o carbono, formndose H2O y CO2. Es decir, parte de las molculas de O2 suministradas a las clulas son consumidas por stas, por lo que la FEO2 ser siempre menor que la FIO2. Conociendo el volumen de aire movilizado en un ciclo respiratorio es posible calcular el volumen de O2 que ha sido consumido. En definitiva, el consumo de O2 en un ciclo respiratorio es igual a la diferencia entre el volumen de oxgeno inspirado y el volumen de oxgeno espirado.

El volumen de O2 inspirado en un ciclo respiratorio es igual al volumen de aire inspirado multiplicado por la proporcin de O2 en el aire inspirado (generalmente 0.209 l de O2 por litro de aire atmosfrico). Por ejemplo, si una persona tiene un volumen corriente

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de 500 ml (cantidad de aire que entra y sale de los pulmones en cada respiracin), el volumen de O2 inspirado en un ciclo respiratorio ser igual a 500 x 0.209, es decir, 105 ml de O2. Si la FEO2 es de 0.15 L de O2 por L de aire espirado y el volumen de aire espirado es similar al volumen de aire inspirado, tendremos que el contenido de O2 en el aire espirado ser igual a 500 x 0.15, o sea 75 ml. As pues, el volumen de O2 consumido ser de 25 ml (100-75). Si este mismo sujeto respira 12 veces en un minuto, manteniendo los mismos valores de ventilacin, FIO2 y FEO2, la cantidad de oxgeno que habr consumido en un minuto ser igual a 12 x 25, es decir 300 ml por minuto.

En general, el consumo de O2 (VO2) se obtiene a partir de la ecuacin:

VO2 = (VI x 0.209) - (VE x FEO2) Ecuacin (1).

Aunque el volumen de aire inspirado en un ciclo no es idntico al volumen de aire espirado en ese ciclo, cuando se analiza el flujo inspiratorio (volumen de aire inspirado en la unidad de tiempo, VI ) y el flujo espiratorio (volumen de aire inspirado en la unidad de tiempo, VE), en un lapso temporal ms amplio, por ejemplo 1 minuto, la media de los volmenes inspirados en cada ciclo respiratorio es similar a la media de los volmenes espirados en cada ciclo respiratorio, por lo tanto se cumple que VI = VE. As pues, la ecuacin (1) podemos reescribirla como:

VO2 = VE x (0.209 - FEO2) Ecuacin (2)

De ah que el VO2 se exprese como flujo, es decir en unidades de volumen por unidad de tiempo. Los tipos de notacin ms utilizados son la expresin del VO2 en l.min-1 y en ml.min-1.

Para poder determinar el VO2max es necesario medir el VO2, al menos durante los ltimos minutos de un test de esfuerzo incremental hasta el agotamiento. El VO2max ser igual a:

VO2max = VEmax x (0.209 - FEO2) Ecuacin (3)

Donde VEmax es la mxima ventilacin por minuto alcanzada, "FEO2" es la fraccin espiratoria de O2 en la fase final del esfuerzo.

En ocasiones el VO2max se expresa en METs (equivalente metablico). Un MET corresponde aproximadamente al VO2 en reposo, cuyo valor se ha estimado en 3.5 ml.kg.min-1. As pues, si un sujeto tiene un VO2max de 35 ml.kg-1.min-1, su VO2max expresado en METs ser de 10 METs.

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2.2 INSTRUMENTOS NECESARIOS PARA LA MEDICIN DEL VO2 MAX: ANALIZADORES DE GASES.

La determinacin del VO2max requiere de la medicin de la VI y/o de la VE, as como de la concentracin de O2. En la actualidad existen comercializados numerosos equipos automticos que miden simultneamente la VI, la VE y la concentracin de O2 en el aire inspirado y espirado. A estos equipos se les denomina analizadores ergoespiromtricos o unidades de anlisis de gases respiratorios para test de esfuerzo.

Los equipos ms modernos permiten medir el VO2 en cada ciclo respiratorio, por que tambin reciben el nombre de analizadores respiracin a respiracin (breath by breath). Estos equipos permiten, como ventaja adicional, estudiar la cintica del VO2, especialmente interesante en el control de las adaptaciones al entrenamiento de resistencia. Los sujetos entrenados en resistencia aerbica tardan menos tiempo en alcanzar el VO2 correspondiente al estado estable e incrementan ms rpidamente el VO2 durante la realizacin de un esfuerzo supramximo.

Los analizadores respiracin a respiracin constan de un mdulo de anlisis de flujo, de un mdulo de anlisis de gases (O2 y CO2) y un computador. La seal de flujo es integrada con respecto al tiempo, para as obtener el volumen. Al mismo tiempo que se determina el volumen, una muestra de aire es bombeada continuamente hacia el analizador de gases, lo que permite obtener una curva de concentracin o presin parcial de O2 y CO2, respectivamente. A partir de las curvas de presin parcial de O2 y CO2, y del flujo correspondiente a cada respiracin, el analizador calcula VO2 de cada respiracin. El VO2 obtenido en cada respiracin se expresa en l.min-1 o ml.min-1, por lo que representa el valor de VO2 que tendra el sujeto si todas las respiraciones efectuadas en 1 minuto fueran similares a la respiracin analizada.

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Esquema de un ergoespirmetro (Tomado de Maud y Foster (1995)) Los analizadores respiracin a respiracin permiten al usuario decidir cada cunto tiempo desea promediar los resultados de VO2. Cuando el objetivo del test es medir el VO2max, la mejor estrategia es programar el equipo para que calcule promedios de VO2 cada 15 segundos. Estudios efectuados han mostrado que el coeficiente de variacin del VO2max obtenido de este modo es de un 5 % (Lpez Calbet 1993) , similar al que han observado otros autores empleando intervalos de 30 segundos o 1 minuto (Katch y col. 1982; Kuipers y col. 1985, citados en: Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010). No obstante, la obtencin de datos de VO2 cada 15 segundos permite seguir ms de cerca la evolucin del VO2 durante el test de esfuerzo, lo cual resulta especialmente interesante hacia el final del ejercicio, ya que puede apreciarse ms fcilmente si existe, o no, aplanamiento en la relacin VO2/intensidad. Si no se aprecia aplanamiento en la relacin VO2/intensidad no existe seguridad de haber obtenido, al final del esfuerzo, el valor de VO2 correspondiente al VO2max.

En cualquier caso, los equipos modernos graban en la memoria del ordenador todas las respiraciones analizadas, por lo que es posible reexaminar el test una vez concluido y reprogramar la visualizacin de resultados, para que proporcione valores promedio de VO2 correspondientes a otros intervalos que pudieran ser de inters.

El VO2 se puede determinar con equipos menos sofisticados, llamados analizadores de "caja de mezclas" (mixing chamber, en ingls). A diferencia de los analizadores respiracin a respiracin, los analizadores con caja de mezclas tienen un lmite en el intervalo temporal mnimo que puede ser promediado, generalmente 30 segundos, aunque existen modelos que dan valores de VO2 cada 15 segundos. Aunque estos equipos no permiten efectuar estudios de cintica del VO2, son ms baratos que los analizadores respiracin a respiracin e igualmente fiables en la determinacin de variables como el VO2max o los umbrales ventilatorios (Lopez Calbet 1993, citado en: Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010).

Tanto los analizadores respiracin a respiracin como los provistos de caja de mezclas, han de ser calibrados con gases de calibracin. Las casas comerciales facilitan este tipo de gases cuyo principal requisito es que su concentracin de O2 y CO2 sea facilitada con una precisin de al menos, 0.01 %. Es muy importante conocer con gran exactitud la concentracin de O2 y CO2 en las botellas de calibracin, pues un pequeo error en los gases de calibracin puede invalidar completamente el test de esfuerzo. En los grandes laboratorios de Fisiologa del Ejercicio como por ejemplo, en el Instituto August Krogh de Copenhague, los gases de las botellas de calibracin son comprobados semanalmente mediante sistemas, como el de Scholander, que a pesar de ser manuales son muy fiables. Si no se dispone de estos aparatos lo oportuno es comprar una botella de calibracin de alta calidad a algn fabricante de confianza y utilizarla para comprobar las botellas que se usan habitualmente en la calibracin del analizador de gases.

Antes de empezar el test hay que comprobar que no existen fugas de aire en el sistema. Si el test se efecta con una mscara facial hay que ajustarla para que no haya fugas de aire a travs de la mscara. Para evitar este inconveniente muchos autores prefieren emplear boquillas y una pinza nasal.

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Recientemente se han desarrollado sistemas porttiles provistos de telemetra que permiten medir el VO2 fuera del laboratorio, durante diversos tipos de actividades deportivas. Estos aparatos se basan principalmente en sistemas respiracin a respiracin, aunque algunos van provistos, adems de microcmaras de mezclas. Aunque estos equipos son de menor fiabilidad y validez que los analizadores de laboratorio, han ido mejorando paulatinamente. Hoy en da, se dispone de modelos cuya fiabilidad y validez son suficientes como para que puedan ser utilizados tanto en el control del entrenamiento como en investigacin (Hausswirth y col. 1997, citado en Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010). En cualquier caso, se trata de instrumentos delicados que deben por lo tanto estar sometidos a rutinas de control de calidad muy estrictas.

La empresa COSMED ha desarrollado un sistema de tamao pequeo, que permite su traslado y utilizacin en cualquier ergmetro, en suma a lo anterior el modelo K4 es un sistema totalmente porttil, que permite realizar variadas actividades en campo.

2.3 INSTRUMENTOS NECESARIOS PARA EFECTUAR LOS TESTS DE ESFUERZO: ERGMETROS.

Los ergmetros son aparatos que permiten medir el trabajo efectuado y graduar la intensidad de esfuerzo. El error en el ajuste de carga, velocidad o inclinacin (en el caso del tapiz rodante) debe ser menor al 1 %. Por ejemplo, el ajuste de la velocidad a 10 km/h, debe tener un error como mximo de 0.1 km/h, o sea la velocidad real debe estar comprendida entre 9.9 y 10.1 km/h.

El tipo de ergmetro ms utilizado es cicloergmetro, que simula un esfuerzo casi idntico al pedaleo en una bicicleta. Existen varios tipos de cicloergmetro, en funcin del sistema de frenado y caractersticas de funcionamiento. Los ms utilizados son los

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cicloergmetros de freno electromagntico que incorporan un microcomputador. En la actualidad, los cicloergmetros de freno electromagntico pueden ser controlados desde el computador del equipo de anlisis de gases y pueden ser programados para la realizacin de tests de esfuerzo en rampa, en los que la carga es incrementada de forma continua y no escalonada. Los cicloergmetros de freno electromagntico estn provistos de un sistema de servocontrol, que ajusta la resistencia al pedaleo en funcin de la frecuencia de pedaleo. De este modo se puede programar la intensidad del esfuerzo (potencia que se desea desarrolle el deportista) sin necesidad de preocuparse en que la cadencia de pedaleo se mantenga constante. Es importante que el cicloergmetro sea estable en el rango de frecuencias de pedaleo requerido (generalmente de 40 a 130 RPM) y que el rango de potencias que pueda alcanzar vaya desde 0 hasta 900 W (si desean efectuarse tests supramximos en deportistas). La principal limitacin metodolgica que presentan los cicloergmetros de freno electromagntico reside en la calibracin. La mayora de los cicloergmetros electromagnticos carecen de sistemas de calibracin o, a lo sumo, incorporan un sistema de calibracin esttica mediante masas de calibracin. No obstante, existen en el mercado aparatos para medir el momento (torque meters, en ingls) que se pueden utilizar para comprobar de forma dinmica los valores de potencia que registra el cicloergmetro. A pesar de estas limitaciones, los valores de potencia medidos en los tests de esfuerzo son mucho ms fiables que los valores de VO2 (Kuipers y col. 1985; Lopez Calbet 1993, citados en: Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010).

El tipo de cicloergmetro que inicialmente se emple en la valoracin de la condicin fsica fue el cicloergmetro de freno mecnico. Son ms baratos que los anteriores y ms fciles de calibrar, no obstante el trabajo realizado en este tipo de cicloergmetro depende linealmente de la frecuencia de pedaleo. As para efectuar un test de esfuerzo de intensidad progresiva hasta el agotamiento con un cicloergmetro de estas caractersticas es necesario, antes que nada, familiarizar adecuadamente al sujeto, de tal manera que sea capaz de mantener frecuencias de pedaleo estables. El principal inconveniente de este tipo de cicloergmetro es que requiere de un control continuo de la posicin del pndulo para ajustar las desviaciones que presente, ya que con el calentamiento de la correa vara la friccin. Otra desventaja, reside en la necesidad de incrementar las cargas manualmente. En los ltimos aos se ha comercializado un cicloergmetro de freno mecnico, que dispone de un sistema de servocontrol que convierte su funcionamiento en similar al que tienen los cicloergmetros de freno elctrico.

El trabajo realizado con un cicloergmetro de freno mecnico puede ser calculado a partir de las ecuaciones:

W=k x d x F Ecuacin(5)

Donde W es el trabajo realizado en julios, F es la fuerza de frenado en newtons, d es la distancia recorrida en metros y k es una constante debida a friccin interna. La distancia recorrida se obtiene a partir de la ecuacin:

d=fp x t x dp Ecuacin(6)

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Donde fp es la frecuencia de pedaleo en herzios (revoluciones por segundo), t es tiempo en segundos y dp es el desarrollo o distancia recorrida por el volante inercial en cada pedalada en metros. Sustituyendo los valores de las constantes correspondientes a un cicloergmetro Monark en la ecuacin (5) obtenemos la ecuacin (7) para calcular el trabajo con este tipo de cicloergmetro.

W = 1.09 x 6 x fp x t x F

W=6.54 x fp x t x F Ecuacin(7)

Otros de los instrumentos clsicos en un laboratorio de ergometra es el tapiz o cinta rodante. La valoracin del VO2max mediante ergometra en tapiz rodante tiene dos ventajas fundamentales. La primera es que permite medir con ms facilidad el VO2max real, pues la mayora de los sujetos sedentarios no son capaces de alcanzarlo al efectuar el test incremental en cicloergmetro (Astrand y Rodahl 1986, citados en: Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010). La segunda reside en que el patrn de movimiento que se utiliza, marcha o carrera, es conocido por todo el mundo. El tapiz rodante permite ajustar la velocidad de carrera y la pendiente durante los test de esfuerzo, pero no permite medir el trabajo mecnico efectuado. La mayora de los tapices rodantes modernos se pueden calibrar, adems pueden ser programados y controlados desde el ordenador del analizador de gases. Por otro lado, la ergometra en tapiz rodante presenta algunos inconvenientes como son:

Existe riesgo de cadas, por lo que raramente un persona no habituada a correr en tapiz rodante ser capaz de arriesgar hasta el agotamiento, lo cual puede dificultar la medicin del VO2max. Este problema se ha resuelto familiarizando adecuadamente a los sujetos y empleando un cinturn de seguridad. Si por cualquier motivo, interrupcin brusca del suministro elctrico o error del deportista, ste sufre una cada, quedar suspendido del techo sin riesgo alguno para su integridad fsica. Otra alternativa para evitar este riesgo consiste en utilizar protocolos de esfuerzo en los que la carga se incrementa a expensas de aumentar la pendiente. Este tipo de protocolo de esfuerzo, muy utilizado por los cardilogos, no es apropiado para la evaluacin de deportistas, ya que no se pueden extrapolar los resultados a la pista de atletismo. En este ltimo caso es mejor emplear protocolos con pendiente fija entre el 1 y el 2 %, en los que las cargas se incrementan a base de aumentar la velocidad (Heck y col. 1985, citado en: Gorostiaga, Ibez, & Lpez, 2010).

Los tapices rodantes no permiten un acceso tan fcil al sujeto experimental, ya que su posicin es ms inestable. Por estos motivos no es adecuado para determinado tipo de instrumentaciones.

No permite medir el trabajo realizado ni la potencia desarrollada.

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Actualmente existen ergmetros especficos para varios deportes como: remo, canoa kayak, esqu de fondo, natacin, piragismo, ciclismo etc. La similitud entre el gesto deportivo y el gesto ergomtrico confieren mayor validez a estas mediciones y facilitan la extrapolacin de resultados a la pista.

REFERENCIAS

DOCUMENTO BASADO Y ADAPTADO DE:

Nacleiro, F. (2008). Valoracin de la fuerza, potencia y velocidad en los ejercicios de

entrenamiento con resistencias gravitatorias: utilizacin de Encoder Rotatorio. En A. Jimnez,

Nuevas dimensiones en el entrenamiento de la fuerza: aplicacin de nuevos mtodos, recursos y

tecnologas (pgs. 177-223). Barcelona: INDE.

Gorostiaga, E., Ibez, J., & Lpez, J. (2010). Respuestas Biolgicas al Esfuerzo en el Alto

Rendimiento Deportivo. Master en Alto Rendimiento Deportivo . Madrid.