Diseño y evaluación experimental de un mecanismo de fuerza constante para máquinas de acondicionamiento muscular. Aplicación al ejercicio de press de banca.

Abstract

En el entrenamiento de la fuerza y la resistencia, se buscan patrones de movimiento de la carga y la activación muscular que se adapten al objetivo del entrenamiento. Tradicionalmente, se emplean máquinas con masa móvil (pesas) como sistema de carga. Una característica de este tipo de máquinas es la aparición de fuerzas de inercia debidas a la aceleración de la masa móvil, lo que hace que la fuerza que ejerce el deportista pueda ser muy variable a lo largo del ejercicio.

En esta Tesis Doctoral se propone el diseño de una máquina de acondicionamiento muscular para la realización del ejercicio de press de banca en el que el patrón de fuerza que tenga que realizar el deportista sea lo más constante posible durante la ejecución del ejercicio, independientemente de la velocidad de ejecución del mismo, evitando en la medida de lo posible la presencia de fuerzas de inercia. Para ello se propone el uso de un mecanismo de fuerza constante como medio de carga en la máquina de musculación. Los mecanismos de fuerza constante están diseñados para mantener un valor de fuerza sensiblemente constante en el eslabón de entrada durante un amplio rango de la carrera del mecanismo. En este trabajo se desarrolla un mecanismo de fuerza constante patentado por la Universidad de Almería, el cual está basada en el uso de levas, resortes y rodillos, para conseguir la característica de fuerza constante. Partiendo del diseño conceptual descrito en la citada patente, se ha dimensionado, fabricado y evaluado experimentalmente un prototipo del mecanismo.

Una vez validado el prototipo, se han dimensionado y fabricado dos unidades del mecanismo de fuerza constante para su implementación en una máquina de acondicionamiento muscular tipo Smith. Esta máquina Smith modificada se ha empleado para evaluar y comparar el ejercicio de press de banca realizado con los dos sistemas de carga: con peso libre y con el mecanismo de fuerza constante. Los resultados muestran diferencias significativas en las curvas de fuerza entre ambos sistemas de carga. Con el sistema de carga propuesto, la curva de fuerza se mantiene más estable, reduciéndose sustancialmente la caída de la fuerza en la fase de frenado, a diferencia del peso libre.

Para el estudio del ejercicio de press de banca se propone además un modelo matemático multicuerpo, con el cual se ha obtenido el valor de los parámetros más significativos del ejercicio, como son los pares articulares, la fuerza resultante ejercida por el deportista y la potencia requerida. Estos parámetros han sido comparados en la realización del ejercicio empleando el sistema de carga tradicional (peso libre) y empleando el nuevo sistema de carga propuesto. Para profundizar en el estudio del ejercicio de press de banca, se propone un modelo de optimización paramétrica que ha permitido conocer el reparto de pares articulares óptimo (hombro y codo) durante la ejecución del ejercicio y con base a unos requerimientos de ejecución determinados. En concreto, se han estudiado dos objetivos distintos en la realización del entrenamiento: ganar resistencia y realizar el ejercicio de la forma más segura posible, evitando sobrecargas.