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Introducción

    La relevancia del entrenamiento de la fuerza en el deporte moderno ha motivado el desarrollo de investigaciones para la creación de métodos de evaluación de los parámetros que puedan explicar el rendimiento muscular de los deportistas. En colaboración con físicos, biomecánicos y fisiólogos, los entrenadores deportivos han ido creando métodos cada vez más sofisticados para poder dar cuentas de lo que sucede con los parámetros físicos esenciales en un ejercicio de pesas. Bosco y colaboradores (1983) utilizaban el tiempo de vuelo en el salto para medir la potencia de los extensores del tren inferior mediante un sistema de contactos basado en un circuito eléctrico conectado a un microprocesador. Posteriormente, Bosco y colaboradores (1993) propusieron un sistema más evolucionado capaz de ofrecer la velocidad y potencia con más precisión, este sistema recibió el nombre de Ergopower®. Finalmente, se desarrolló un laboratorio de valoración muscular portátil llamado Musclelab®. Este sistema de adquisición de datos multicanal ofrecía la posibilidad de registrar y analizar señales de varios sensores de forma integrada en el tiempo. Otros sistemas como Biopac® y Acceltec® ofrecieron prestaciones similares. Otras propuestas para el control de la velocidad media de movilización de barras de pesas se han propuesto con el simple uso de un cronómetro y de una cinta métrica a través del test W5” de Moras y Tous (Tous, 1999). En dicha propuesta se estimó la potencia media una vez conocido el número de repeticiones realizadas en un bloque de 5 segundos. La mayoría de los instrumentos citados se adaptan a la mayoría de los ejercicios y máquinas de musculación, predominando ejercicios como el press de banca y la sentadilla.

    El entrenamiento con sobrecargas es esencial para la mejora de las prestaciones de fuerza. El uso de cargas máximas y submáximas provoca adaptaciones mayores (Kramer y Hakkinen, 2001). Tradicionalmente, algunos de los ejercicios más utilizados en el entrenamiento con sobrecargas son los citados press de banca y la sentadilla. El press de banca es uno de los ejercicios que mejor focalizan en el desarrollo del músculo pectoral mayor. Este músculo es el responsable de realizar la aducción de los brazos y es fundamental para golpear, rematar y lanzar en los deportes. Por otro lado, la sentadilla es un ejercicio para desarrollar la musculatura de las extremidades inferiores. Concretamente, el cuádriceps es el responsable de la extensión de las piernas siendo el protagonista de la mayoría de acciones realizadas contra la acción de la gravedad.

    Diversos autores (Kraemer y Häkkinen, 2001; Siff y Verkhoshansky, 2001; González y Ribas, 2002), consideran que el valor de la repetición máxima (1RM) de un ejercicio no es suficiente para programar y controlar adecuadamente el entrenamiento con sobrecargas. La valoración del tiempo es imprescindible en el entrenamiento moderno de la fuerza debido a las diferentes adaptaciones que se consiguen trabajando a velocidades diversas (Behm y Sale, 1993; Chiu, Schilling, Fry y Weiss., 2004). Además, el control del desplazamiento permite conocer parámetros como el trabajo mecánico, la velocidad y la potencia desarrolladas en cada repetición. Estos valores son especialmente valiosos para discriminar el valor funcional y las consiguientes adaptaciones neuromusculares del trabajo de la fuerza. La falta de control puede conllevar la desorientación del entrenamiento e indeseados efectos sobre el proceso. Con este fin, la utilización de sistemas de medición se sugiere espacialmente pertinente en el entrenamiento de alto nivel.

    En este sentido, la sustancial mejora de los instrumentos de medición se ha sustentado por la mejora de los diferentes sensores que la componen. Estas mejoras aumentaron la precisión de las medidas pero también su coste. Por lo tanto, el problema dejó de centrarse en la validez, la fiabilidad o la precisión de los instrumentos, y pasó a ser su coste y accesibilidad para entrenadores y profesores de educación física. Para este fin, el sistema Chronojump parece espacialmente útil. Dicho sistema fue creado para la medición y la gestión de datos de test deportivos basados en factores temporales a partir de contactos que abren y cierran un circuito eléctrico. Chronojump es una reescritura de la herramienta Gsalta (De Blas et al, 1999) licenciada como software libre (GPL) y que hace uso del hardware abierto Chronopic (De Blas y González-Gómez., 2005), que a su vez es una adaptación del hardware abierto Skypic.¹ El carácter abierto de esta tecnología permite tanto la revisión de pares, como la completa instalación del software Chronojump a través de su página web,² así como la compra de Chronopic o incluso su fabricación.³ El uso de uno de los tests de salto predefinidos en Chronojump resulta óptimo para la obtención de datos requerida en este estudio.

    Así, el propósito principal de este estudio fue validar un dispositivo simple para medir la velocidad media de una barra de pesas utilizando barras de contactos y el sistema de control del tiempo Chronojump. Dicho dispositivo debía permitir evaluar el press de banca en una única fase concéntrica o de subida.

Construcción del dispositivo

    Dos barras de hierro telescópicas (extensibles hasta 40 cm) se unieron a un ángulo de hierro con el fin de poder mantener dichas barras, pegadas a una barra de soporte de hierro, paralelas al suelo. El sistema de barras disponía de una base que, mediante la ayuda de discos de pesas, era capaz de mantener el dispositivo de pie (ver figura 1). Un cable eléctrico de cobre iba conectado al sistema de barras y otro cable se unía a la barra de pesas mediante un gancho flexible (ver figura 2). Los dos cables eléctricos se conectaban al microcontrolador Chronopic (ver figura 3) y ésta a un ordenador portátil en el que se ejecutaba Chronojump (software de análisis) Gracias a los materiales, el sistema era conductor y cada vez que la barra tocaba una de las barras (la superior o la inferior) el circuito eléctrico se cerraba, el Chronopic lo registraba y Chronojump analizaba y graficaba los datos.

Figura 1. Dispositivos de medición

 

Figura 2. Detalle del sensor de contacto de la barra de pesas

 

Figura 3. Chronopic 1.0

Métodos

Participantes

    13 estudiantes (hombres) de la licenciatura de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte de edades entre 20 y 30 años (Media=22,6; DE=4,2) fueron sometidos a un ejercicio de press de banca de repetición única (fase concéntrica) con cargas progresivas. Los sujetos firmaron un consentimiento informado para participar en el estudio y tenían experiencia mínima de 2 años en trabajos de musculación en el gimnasio.

Material

    Para la medición de los ejercicios se utilizó Chronojump versión 0.42 para Microsoft Windows® con el protocolo de salto simple Squat Jump (SJ), la placa electrónica que controla el tiempo Chronopic 1.0 y el nuevo dispositivo de contactos (ver figura1). Simultáneamente, se utilizó el sensor de posición y el software de Micromusclelab (Ergotest Technology Inc. Langesund: Norway) que mide distancia y diferenciales de tiempo en función de ésta. Para realizar los ejercicios de press de banca se utilizó una barra de pesas de 20 kg unida a sistema de guía, discos de pesas, un banco de pesas y un cinturón de fijación de 120cm.

Procedimientos

    Después de realizar un calentamiento integrado por ejercicios de movilidad articular de cintura escapular (estática y dinámica), los sujetos realizaron 2x6 repeticiones de máquina de pectoral sentado (Intensidad del 60%) y, posteriormente 8 repeticiones de press de banca con una barra de 20Kg en la guía multipower.

Posición y medidas previas

    La situación de los sujetos sobre el banco de pesas era con los pies encima del banco, toma de manos a la altura de los hombros y la caja torácica fijada al banco de pesas con el cinturón de fijación.

    Posteriormente el sujeto se disponía en extensión de brazos y contracción isométrica en el punto de extensión máxima con los codos bloqueados. En este punto se medía la longitud del recorrido de la barra des de máxima flexión de brazos y barra sobre el pecho hasta máxima extensión de brazos. Después de identificar los dos puntos se establecía el rango de movimiento y se ajustaba la posición de las barras de contacto conectadas, mediante un cable eléctrico, al Chronopic.

    Después de realizar las mediciones del recorrido de la barra de pesas, se fijaba el sujeto en el banco mediante el cinturón de fijación con los pies encima del banco. Después de descargar la barra de la guía, el sujeto se disponía a realizar una acción concéntrica de extensión de brazos completa a la máxima velocidad des del punto de máxima flexión (barra tocando el pecho) hasta el de máxima extensión (bloqueo del codo) siguiendo las consignas de eficacia y seguridad de ejecución propuestas por Chulvi Medrano y Díaz Cantalejo (2008). En la misma barra se fijó un sensor de desplazamiento monitorizado por un microprocesador MicroMusclelab ® situado en el suelo y con la misma inclinación de la guía. La barra estaba conectada al sistema mediante un cable eléctrico. Cuando la barra de pesas contactaba con las barras de contactos, el circuito eléctrico se abría y cerraba mientras el Chronopic cronometraba los eventos que, a su vez, eran registrados en el software Chronojump. Los sujetos realizaron una repetición a máxima velocidad con cargas progresivas (20Kg, 30Kg, 40Kg, 50Kg, 55Kg, 60Kg ò 65Kg), hasta que los valores de potencia registrados por el microprocesador decrecían por segunda vez consecutiva. La recuperación entre intentos fue de 3’.

    Se registraron 75 ejercicios y se compararon los valores de desplazamiento de la barra con el dispositivo (Despl. B), tiempo con Chronojump (T CJ), desplazamiento de barra con MicroMusclelab (Displ ML), tiempo con MicroMusclelab (T ML), potencia con MicroMusclelab (W ML), velocidad media con MicroMusclelab (Av V ML) y se calculó el trabajo mecánico (Treb mec), la potencia (W ind) y la velocidad media del recorrido (Av V) de acuerdo con las fórmulas propuestas por McGinnis (2005). Para ello se utilizaron los registros de tiempo de Chronojump y la distancia recorrida medida con el dispositivo para cada repetición y carga. Todos los registros se realizaron simultáneamente.

Análisis estadístico

    Se calculó la velocidad media, el trabajo mecánico y la potencia media de cada repetición mediante el tiempo de Chronojump y la distancia entre barras (Tous, 1999; McGinnis, 2005). Estos parámetros se tabularon con los registros directos tomados de Chronojump y MicroMusclelab. Se establecieron los datos estadísticos descriptivos y se estableció la normalidad de los grupos de datos. Se estableció la variabilidad de la ejecución intrasujeto por cada carga. Para estudiar este parámetro con detalle, se realizó un estudio relacional por cargas para observar la existencia de grandes diferencias en el desplazamiento registrado por el sensor conectado a MicroMusclelab.

    Mediante la correlación de Pearson entre los valores de tiempo, distancia de desplazamiento, velocidad media y potencia con los dos sistemas, se estableció la validez del nuevo dispositivo. Finalmente se estudió el margen de error (diferencia y % de desviación) en la medición del desplazamiento con el nuevo dispositivo respecto a los valores registrados con el sensor de desplazamiento de MicroMusclelab. Se utilizó Microsoft Excel y el paquete estadístico SPSS for Windows 12.0. Fue aceptado un nivel de significación .05 para todos los tests.

Resultados

    La tabla 1 muestra los estadísticos de desplazamiento medidos con MicroMusclelab y la distancia predeterminada con el dispositivo.

Tabla 1. Valores y estadísticos básicos del desplazamiento (cm) por sujetos

	Media (cm)	DE (cm)	máx ML (cm)	min ML (cm)	Despl B (cm)
Sujeto 1	57.43	1.19	58.9	56.2	58.5
Sujeto 2	59.44	0.69	60.2	58.2	60.5
Sujeto 3	59.28	2.32	62.9	56.7	59.5
Sujeto 4	56.50	0.22	56.8	56.3	58
Sujeto 5	58.57	1.25	60.3	57.6	57.5
Sujeto 6	59.72	1.25	61.9	58.8	59.5
Sujeto 7	56.27	1.45	58.4	54.7	57.5
Sujeto 8	55.38	0.69	56.4	54.6	56.2
Sujeto 9	60.67	0.85	61.5	59.8	61
Sujeto 10	62.00	2.27	66.4	59.8	62
Sujeto 11	54.95	1.63	57.6	53.3	53.5
Sujeto 12	57.07	1.55	59.9	55.2	56
Sujeto 13	54.95	1.72	57.9	53.2	55
Medias totales	57.86	1.31

Media: media de los valores de desplazamiento medidos con MicroMusclelab. DE: Desviación estándar de desplazamiento medido con MicroMusclelab. Despl B: desplazamiento medido con las barras de contactos. máx ML: valor máximo medido con MicroMusclelab. min ML: valor mínimo medido con MicroMusclelab.

    En la tabla 2 se puede observar la correlación de Pearson entre las dos formas de medida del desplazamiento en las distintas cargas utilizadas. Se pueden observar correlaciones significativas en cargas intermedias próximas al pico de potencia máximo (PPM). En la carga más ligera se puede observar una relación no significativa.

Tabla 2. Correlaciones de Pearson entre el desplazamiento medido con los dos sistemas (Barras de contacto y encóder de MicroMusclelab)

Carga (kg)	N	r	Frecuencia PPM
20	13	.529	0
30	13	.868**	0
40	13	.896**	2
50	12	.874**	7
55	11	.855**	5
60	11	.815**	1
65	2	1.000**	0

** p<.05

    La correlación de Pearson para las parejas de variables medidas con los dos sistemas se pueden observar en la tabla 3.

Tabla 3. Correlaciones de Pearson y significación entre variables medidas con los dos sistemas (Chronojump y MicroMusclelab)

	N	r
Tiempo	75	.950**
Potencia media	75	.937**
Velocidad media	75	.957**
Desplazamiento	75	.846**

**p <.05

    Después de realizar el estudio descriptivo y de correlaciones. se profundizó en el estudio del error de medición del dispositivo de barras respecto a la medición de la distancia recorrida realizada con MicroMusclelab. En la tabla 4 se pueden observar las diferencias en valores absolutos y en valores relativos (%). Atendiendo a la columna que ponen en relación el porcentaje de error entre los dos métodos de medición (% D XML-vs B) observamos un valor medio de 2.26%. con un máximo de 3.89 y un mínimo de 0.37%. La dispersión de dicho error fue del 1.04%.

Tabla 4. Valores de desplazamiento medidos con los dos métodos

	Media (cm)	DE (cm)	Despl B – Displ (cm)	Despl B (cm)	máx ML (cm)	min ML (cm)	Dif máx-min (cm)	% desv ML (%)	% D XML-vs B (%)
Sujeto 1	57.43	1.19	1.07	58.5	58.9	56.2	2.7	2.08	2.04
Sujeto 2	59.44	0.69	1.06	60.5	60.2	58.2	2	1.15	1.13
Sujeto 3	59.28	2.32	0.22	59.5	62.9	56.7	6.2	3.91	3.89
Sujeto 4	56.50	0.22	1.50	58	56.8	56.3	0.5	0.38	0.37
Sujeto 5	58.57	1.25	-1.07	57.5	60.3	57.6	2.7	2.13	2.17
Sujeto 6	59.72	1.25	-0.22	59.5	61.9	58.8	3.1	2.10	2.10
Sujeto 7	56.27	1.45	1.23	57.5	58.4	54.7	3.7	2.58	2.53
Sujeto 8	55.38	0.69	0.82	56.2	56.4	54.6	1.8	1.24	1.22
Sujeto 9	60.67	0.85	0.33	61	61.5	59.8	1.7	1.40	1.39
Sujeto 10	62.00	2.27	0.00	62	66.4	59.8	6.6	3.67	3.67
Sujeto 11	54.95	1.63	-1.45	53.5	57.6	53.3	4.3	2.97	3.05
Sujeto 12	57.07	1.55	-1.07	56	59.9	55.2	4.7	2.71	2.76
Sujeto 13	54.95	1.72	0.05	55	57.9	53.2	4.7	3.14	3.13
Medias totales	57.86	1.31	0.19				3.438	2.266	2.267
Media: media de los valores de desplazamiento medidos con MicroMusclelab. DE: Desviación estándar de desplazamiento medido con MicroMusclelab. Despl B – Displ: diferencia entre deplazamiento medido con la barra y desplazamiento medido con MicroMusclelab. Despl B máx ML: valor máximo medido con MicroMusclelab. min ML: valor mínimo medido con MicroMusclelab. Dif máx-min: diferencia entre valores máximo y mínimo medido con MicroMusclelab. % desv ML: % de desviación de los valores medidos con MicroMusclelab. % D XML-vs B: diferencia en % entre la media medida con MicroMusclelab y el deplazamiento medido con la barra.

    La relación entre las dos variables de desplazamiento y el valor de R2 se pueden observar en la figura 4.

Figura 4. Gráfico de dispersión y recta de regresión lineal con el valor de R2 del desplazamiento medido con los dos dispositivos

    Posteriormente. después de observar las dificultades para la ejecución precisa del ejercicio con cargas muy bajas. se procedió al análisis del error de medición del dispositivo de barras omitiendo los datos extraídos de los ejercicios realizados con una carga de 20kg. En la tabla 5 se puede observar una disminución del error medio hasta un 1.85%.

Tabla 5. Valores de desplazamiento medidos con los dos métodos excluyendo los valores de los ejercicios ejecutados con una carga de 20 kg

	Media (cm)	DE (cm)	% D XML-vs B	Despl B – Displ (cm)
Sujeto 1	57.40	1.33	2.28	1.10
Sujeto 2	59.47	0.75	1.24	1.03
Sujeto 3	58.56	1.67	2.80	0.94
Sujeto 4	56.53	0.25	0.43	1.47
Sujeto 5	58.42	1.15	2.00	-0.92
Sujeto 6	59.28	0.73	1.22	0.22
Sujeto 7	56.40	1.58	2.76	1.10
Sujeto 8	55.18	0.53	0.94	1.02
Sujeto 9	61.10	0.57	0.93	-0.10
Sujeto 10	62.12	2.52	4.07	-0.12
Sujeto 11	54.42	1.11	2.07	-0.92
Sujeto 12	56.50	0.76	1.36	-0.50
Sujeto 13	54.36	1.05	1.91	0.64
Medias totales	57.67	1.08	1.85	0.38
Media: media de los valores de desplazamiento medidos con icroMusclelab®. DE: Desviación estándar de desplazamiento medido con MicroMusclelab®. Despl B – Displ: diferencia entre deplazamiento medido con la barra y desplazamiento medido con MicroMusclelab. % D XML-vs B: diferencia en % entre la media medida con MicroMusclelab y el deplazamiento medido con la barra.

Discusión

    El proceso de validación de un dispositivo para la medición de un parámetro físico clave para entender la actividad deportiva dispone de numerosos referentes en la literatura. La investigación del control del salto en el deporte reporta diversos estudios de validez concurrente que aportan datos para poder interpretar los resultados obtenidos en el presente estudio.

    Las máximas dificultades para determinar la validez del nuevo dispositivo fue la determinación del desplazamiento de las cargas por parte del sujeto. La medición precisa del tiempo por parte del sistema Chronojump no era puesto en discusión en dicho estudio, así pues, la medición del desplazamiento era el factor clave a controlar porqué dicha variable condiciona el cálculo de la velocidad, del trabajo mecánico y de la potencia media. En este sentido, los resultados encontrados R2 =.86 en la comparación de los desplazamientos parecen aceptables. En estudios de validación del dispositivo Myotest de Acceltec utilizando el press de banca y el salto se observaron resultados parecidos en relación a los valores obtenidos con el dinamómetro Ulg en el primer caso, y Ergojump, en el segundo. Atendiendo a la altura del salto, obtuvieron un valor de R2 =.87 (Babault y Cometti, 2005) y en el press de banca un valor de R2 =.74 por lo que se refiere a la distancia de desplazamiento de la barra (Jidovsteff. 2006; 2007).

    En cuanto a la determinación de parámetros de error, se pueden aceptar valores entorno el 2% de acuerdo con otros valores aceptados por instrumentación similar del 1,2% (Belli, Bonnefoy y Lacour, 1992; Bosco, Belli, Astrua, Tihanyi, Pozzo, Kellis, Tsarpela, Foti, Manno y Tranquilli, 1995). En nuestro estudio hallamos valores medios próximos a este nivel, concretamente de 2.26% incluyendo todos los valores y 1.85% excluyendo los valores realizados con 20kg. En otra propuesta para la medición de los parámetros de fuerza en silla de ruedas, se aceptaron valores del 7.56% de error dependiendo de los músculos participantes en la propulsión (Devillard et al.2001). El error detectado en el presente estudio se puede explicar por la rigidez del sistema de medición estática del rango de movimiento. En posteriores aproximaciones, la utilización de materiales menos rígidos y la consideración de parte del tiempo de contacto como distancia recorrida, podrían minimizar el error en la medición del desplazamiento.

    Respecto la variable tiempo, el valor de correlación (r=.950; p<.001) es notable atendiendo a la dependencia de la medición de la variable a la situación de la barra de contacto superior. Dicho valor podría ser optimizado excluyendo los valores obtenidos con cargas muy ligeras a causa de la dificultad para controlar las excesivas proyecciones verticales de la cintura escapular, también con el sistema de fijación. El cálculo de los valores de velocidad y potencia medias es, así mismo, dependiente como la variable tiempo. Aun así, los valores para la velocidad media (r=.957; p<.001) y la potencia media (r=.937; p<.001) permiten un ajuste aceptable para la medición de estos parámetros en el entrenamiento deportivo.

    Una de las principales limitaciones del presente estudio es la medición de una única fase de la contracción muscular, en nuestro caso la concéntrica. La medición de sucesivas fases concéntricas y excéntricas requiere un sistema de contactos menos rígido utilizando materiales que puedan ceder en el contacto con la barra y a la vez registrar el tiempo de contacto con las barras metálicas conductoras que conforman los topes. Éste es el camino de nuestras investigaciones futuras.

Agradecimientos

    Los autores quieren agradecer la colaboración de las estudiantes Míriam Freixes y Laia Montoliu de la Universidad Ramon Llull y a los participantes del estudio. También quieren agradecer la contribución de Joan Ponce en la construcción de los materiales y reconocer la tarea de los colaboradores en el proyecto Chronojump.

Notas

1. http://www.iearobotics.com/proyectos/skypic/skypic.html

2. http://gnome.org/projects/chronojump

3. http://gnome.org/projects/chronojump/construction.html

Referencias

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