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Estudio comparativo entre el ejercicio de
sentadillas con la barra frontal y por detrás
Marcos H. Brusa, Gonzalo Parera, Ariel A. A. Braidot
Laboratorio de Biomecánica FI-UNER, [email protected], 0343- 4975700 int. 121,
Ruta 11 Km 10 Oro Verde E.R.
Resumen— En las distintas actividades de la vida diaria del
hombre, y en múltiples gestos
deportivos, se realizan
alternadamente, flexiones y extensiones de cadera, rodilla y
tobillo. Las sentadillas constituyen uno de los ejercicios más
populares para fortalecer la musculatura del tren inferior,
están dentro de los ejercicios de musculación deportiva más
difundidos, y forman parte de los movimientos de competición
dentro del levantamiento olímpico de pesas.
En la rehabilitación kinésica se utilizan las sentadillas para
la recuperación muscular, posterior a diversas lesiones del
miembro inferior, fundamentalmente de rodilla. Ante lesiones
de ligamento cruzado anterior, se utilizan sobre todo las mini
sentadillas, en arcos de movimiento funcionales de 0 a 50º de
flexión de rodilla, debido a que en ese rango de movimiento las
fuerzas de corte, de compresión tibio-femoral y patelofemoral, disminuyen con respecto a mayores ángulos de
flexión.
El objetivo de este trabajo es realizar un estudio
bidimensional comparativo de las variables cinemáticas y
dinámicas de la ejecución del ejercicio de sentadillas paralelas
con la barra por delante y con la barra por detrás. Además, se
comparan los ejercicios ejecutados solamente con la barra, o
con el agregado de discos como sobrecarga. La maniobra
deportiva comienza con el sujeto parado, con uno de sus pies
en la plataforma de fuerza para luego realizar el gesto en
dirección paralela al plano de filmación. Las variables
cinemáticas registradas son los ángulos entre segmentos,
posiciones y desplazamientos de los centros de gravedad, y
velocidades de los segmentos anatómicos involucrados en el
ejercicio. Las variables dinámicas medidas son las fuerzas
ejercidas sobre una plataforma de fuerza y los momentos
articulares de cada segmento. Se registran cuatro deportistas
entrenados en el ejercicio de sentadillas paralelas.
Los resultados muestran mínimas diferencias en las
variables asociadas a ambas variantes de este gesto. Con los
resultados alcanzados hasta el momento no es posible indicar
la conveniencia de alguno de ellos en la rehabilitación
kinésica.
Palabras clave— ligamento cruzado anterior, momentos
musculares, sentadillas.
I. INTRODUCCIÓN
Usualmente, dentro del saber popular, se piensa que las
sentadillas son solamente sinónimo de trabajo del músculo
cuádriceps, pero esta es una visión sumamente acotada.
Las sentadillas se suele denominar la reina de los
ejercicios de musculación [2], y como todos los ejercicios
de musculación tiene defensores y detractores.
En el ámbito de la biomecánica deportiva, se clasifica a
los ejercicios de la siguiente manera: de cadena cinética
cerrada (CCC), en los cuales el extremo distal del segmento
que se moviliza está fijo, por ejemplo las sentadillas; y de
cadena cinética abierta (CCA), en los cuales el extremo
distal del segmento que se moviliza está libre, como las
extensiones de rodilla en camilla [11], [13]. En las CCC
además del trabajo de cuadriceps se origina un mayor
reclutamiento y activación de los músculos isquiosurales,
glúteos mayores y gemelos, con respecto al trabajo
mayoritario del cuádriceps común en ejercicios de CCA
[6].
Además de los músculos citados precedentemente, hay
una activación importante de los músculos fijadores del
tronco, fundamentalmente los abdominales y los
paravertebrales, esta activación se hace mayor durante la
ejecución de sentadillas inestables [1].
La activación de los músculos paravertebrales (erectores
espinales) está acrecentada ante perturbaciones de la
estabilidad en la ejecución del ejercicio [9].
En trabajos previos se encuentra que de acuerdo a la
postura lumbar adoptada durante la ejecución del ejercicio,
habrá variaciones en los patrones de los músculos rectos
mayores del abdomen, paravertebrales y dorsales anchos
[12].
Con respecto a la contribución del músculo glúteo
mayor, se observa un mayor reclutamiento durante las
sentadillas profundas en la fase concéntrica. No se hallan
diferencias significativas entre la contribución relativa del
bíceps crural y de los vastos durante esta fase [4].
En los últimos años se han desarrollado dispositivos que
permiten estimar con bastante precisión la velocidad
alcanzada y la potencia producida en los ejercicios de
fuerza, por ejemplo las plataformas de fuerza y las
alfombras de contacto [3].
Estudios realizados, demuestran que los ejercicios de
CCA, como las extensiones de rodilla en camilla, generan
mayor reclutamiento del recto anterior del cuádriceps,
mientras que en ejercicios de CCC, como las sentadillas y
ejercicios de prensa de piernas, se produce mayor
activación de los vastos [6].
Con respecto a los ligamentos cruzados, el pico de
tensión en el ligamento cruzado posterior (LCP), es el
doble en los ejercicios en CCC, y se incrementa a medida
que aumenta la flexión de la rodilla. En cambio, el pico de
tensión del ligamento LCA, se produce en el ejercicio de
CCA y cerca de la extensión total de la rodilla [6].
En la rehabilitación de lesiones del LCA, el uso de minisentadillas en ángulos de hasta 50º de flexión de la rodilla,
minimizan las fuerzas de corte, y de compresión tibiofemoral y patelo-femoral, con respecto a mayores flexiones
de esta articulación [7].
Russell y Phillips [10] muestran que no existen
diferencias significativas en los máximos momentos
extensores de la rodilla, comparando las sentadillas con la
2
barra frontal y por detrás, hallando mínimas diferencias a
favor de las sentadillas con la barra por delante.
Acerca de los máximos momentos extensores de tronco,
estos son ligeramente mayores en las sentadillas con la
barra por delante, comparados con el mismo ejercicio con
la barra por detrás [10].
Además, con relación a las máximas fuerzas de
compresión y corte normalizadas a nivel lumbar, las
primeras son mayores en las sentadillas con la barra por
detrás, y las segundas son ligeramente mayores en las
sentadillas con la barra por delante. Las diferencias de
inclinación del tronco hacia delante varían estas fuerzas, y
también los riesgos de lesión a nivel de la columna lumbar
[10]. No obstante, no se ha realizado una cuantificación de
la potencia muscular en cada articulación durante el
ejercicio. Tampoco se cuenta con una estimación de la
energía generada y absorbida por los músculos en las
diferentes variantes del ejercicio de sentadillas.
En el presente trabajo se evalúan sentadillas paralelas, en
las cuales, partiendo desde la postura erguida, se flexionan
las rodillas hasta que los muslos quedan aproximadamente
paralelos al plano horizontal, sea en la variante con la barra
por delante o por detrás. Posteriormente, durante la fase de
ascenso, se extienden las rodillas, hasta retornar
nuevamente a la posición de inicio. Se compara la
cinemática, dinámica y la potencia en las diferentes
articulaciones durante el ciclo completo del ejercicio. Se
evalúa la cantidad de energía generada y absorbida para las
diferentes variantes de sentadillas.
II. MATERIALES Y METODOS
La forma correcta de realizar las sentadillas paralelas con
la barra por detrás, es con el segmento anatómico tronco lo
más erguido posible, con el objetivo de minimizar las
fuerzas que soporta la columna lumbar.
Debido a la falta de flexibilidad que muchos deportistas
poseen a nivel de la articulación tibio-tarsiana, se utiliza
muchas veces una tabla de madera, que se coloca debajo de
los talones, para ayudar a mantener una postura correcta.
La apertura de los pies debe ser aquella en la que el
deportista se encuentre cómodo, preferentemente con una
separación similar al ancho de los hombros.
La barra debe estar firmemente colocada sobre los
hombros, con el agarre cercano a los mismos para ejercer
más presión sobre la barra, e impedir que la espalda se
curve, generando un esfuerzo indeseado sobre la columna
lumbar [2].
En las sentadillas con la barra por delante, la barra se
apoya sobre las clavículas y la parte superior del pecho, con
los codos más elevados hacia el frente y con el tronco más
erecto, impidiendo esto último el riesgo de caída de la barra
hacia delante [5].
Se evalúan 4 deportistas familiarizados con la ejecución
de las 2 variantes del ejercicio, los cuales no presentan
lesiones previas de rodillas o columna lumbar.
La carga a movilizar en la ejecución de los ejercicios se
calcula en base al 75% de una repetición máxima (1 RM)
de sentadillas con la barra por detrás [8]. Se emplea la
misma carga constante para ambas variantes del ejercicio.
Se colocaron marcadores que delimitan los segmentos
articulares, los cuales son semiesféricos de 10 milímetros
de diámetro cubiertos por material retrorreflectivo. En la
Fig. 1 se muestra la ubicación de los marcadores:
articulación metatarso-falángica del 5º dedo del pie,
maleólo externo del tobillo, talón, cabeza del peroné,
cóndilo externo del fémur, trocánter mayor del fémur,
cresta ilíaca antero-superior y base de las costillas (HAT).
Los marcadores se colocan en ambos lados del cuerpo. Otro
marcador retrorreflectivo fue colocado en cada extremo de
la barra.
Fig. 1: Disposición de marcadores anatómicos.
Después de la colocación de los marcadores, cada sujeto
realiza una entrada en calor, consistente en series de
sentadillas con una carga del 50/60 % de 1 RM de
sentadillas por detrás.
Los sujetos se filman con una videocámara a 25 cuadros
por segundo (que corresponden a 50 campos de imagen por
segundo) desde la vista sagital con uno de sus pies sobre la
plataforma de fuerza. El ejercicio se realiza en dirección
paralela al plano de filmación.
Durante cada sesión de ejercicios, el sujeto realiza 4
repeticiones consecutivas de sentadillas por delante,
descansando 15 minutos antes de realizar 4 repeticiones
consecutivas de sentadillas con la barra por detrás. Cada
sujeto se instruye acerca de realizar los ejercicios a su
velocidad normal de ejecución.
Para cada sujeto, se procesa la segunda repetición de
cada ejercicio. Si durante la segunda repetición se observan
excesivos movimientos de la barra en el plano frontal o
transversal, se procesa la tercera repetición.
Entre las variables cinemáticas se evalúan: ángulos entre
segmentos, posiciones y desplazamientos de los centros de
gravedad y velocidades de los segmentos anatómicos, en
cada variante del ejercicio.
Entre las variables dinámicas se evalúan: fuerzas
ejercidas sobre la plataforma de fuerza y entre los
segmentos, y los momentos musculares en las
articulaciones. También se calculan las potencias y energías
en cada articulación.
El cuerpo de cada sujeto, se modela con 5 segmentos
anatómicos: tronco superior (desde el hombro hasta el nivel
L3/L4 de la columna lumbar), tronco inferior (desde el
3
nivel L3/L4 de la columna lumbar hasta la cadera), muslo,
pierna y pie.
A fin de un primer estudio, no se analizan, momentos,
potencias y energías relacionadas con el segmento tronco
superior.
Los movimientos se consideran bilaterales y simétricos,
y se desarrollan solamente en el plano sagital, siendo
considerada fija la articulación metatarso-falángica del pie.
En el presente trabajo se extremaron los cuidados que se
tienen para la correcta ejecución del ejercicio. En
consecuencia no se consideran los movimientos laterales en
el plano frontal o los de rotación en el plano transversal
porque los rangos de movimiento son pequeños y de menor
relevancia en el análisis.
Los datos recolectados por la filmación son digitalizados
y filtrados usando un filtro Butterworth. Se emplea el
modelo de segmentos articulados para evaluar las variables
dinámicas:
∑ F = ma
∑ F = ma
∑M = I α
x
x
(1)
y
y
(2)
0
Fig. 3: Ángulo de la articulación de la rodilla en función del porcentaje del
ciclo de una repetición.
(3)
Con el modelo resuelto se obtienen las potencias
musculares y la energía generada y absorbida en cada
articulación. Cada una de las variables, se compara dentro
de las dos variantes del ejercicio de sentadillas evaluadas.
III.
RESULTADOS
En la Fig. 2-4 se presentan los ángulos de cadera, rodilla
y tobillo respectivamente para uno de los atletas
registrados. El eje de absisas representa el porcentaje del
ciclo correspondiendo 0 % al momento en que el atleta
abandona la postura erguida y el final del ciclo (100 %)
corresponde al momento en que el sujeto retorna
nuevamente a la posición de inicio.
Fig. 4: Ángulo de la articulación del tobillo en función del porcentaje del
ciclo de una repetición.
En general en todas las articulaciones se observan rangos
articulares similares para ambas variantes del ejercicio y
para ambos miembros. Estos resultados son equivalentes
para los demás individuos registrados.
En la Fig. 5- 7 se presentan los momentos musculares
netos de cadera, rodilla y tobillo, respectivamente, para uno
de los atletas registrados, normalizados con el peso del
atleta más la carga empleada durante el ejercicio. En la
cadera no se observa una diferencia significativa para las
diferentes variantes de sentadilla.
Fig. 2: Ángulo de la articulación de la cadera en función del porcentaje del
ciclo de una repetición.
En todas las figuras la curva obtenida en el ejercicio de
sentadilla frontal se representa en trazo azul para la pierna
izquierda y en trazo negro para la pierna derecha. Para la
sentadilla con la barra por detrás se representa en trazo rojo
para la pierna izquierda y en trazo verde para la pierna
derecha.
Fig. 5: Evolución del momento normalizado en la cadera en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
En la articulación de la rodilla se observa una diferencia
apreciable; los momentos netos en las sentadillas para la
variante con la barra por delante son mayores que en la
4
variante con la barra por detrás para ambas extremidades.
Sin bien estos resultados no son coincidentes para todos los
pacientes se observa esta tendencia.
Fig. 6: Evolución del momento normalizado en la rodilla en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
Fig. 7: Evolución del momento normalizado en el tobillo en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
En el tobillo no se observa una diferencia significativa
para las diferentes variantes de sentadilla.
En la Fig. 8-10 se presentan las potencias musculares
netas de cadera, rodilla y tobillo, respectivamente, para uno
de los atletas registrados, normalizados con el peso del
atleta más la carga empleada durante el ejercicio.
discute el significado de las potencias netas articulares en
términos de las energías generadas y absorbidas a lo largo
del ciclo completo del ejercicio comparando las diferentes
variantes.
Fig. 9: Representación de la potencia en la rodilla en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
Fig. 10: Representación de la potencia en el tobillo en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
IV. DISCUSIÓN
Debido a las diferencias de velocidades en la realización de
los ejercicios por parte de los sujetos, y en consecuencia al
mayor o menor tiempo de ejecución de las sentadillas, se
realiza un estudio de las potencias netas articulares en
términos energéticos. Las Tablas I-VI muestran las energías
absorbidas y generadas por cada uno de los sujetos en cada
variante de la sentadilla, considerando el plano sagital
correspondiente. En todas las tablas:
Front : con barra por delante.
Post: con barra por detrás.
Izq : para el miembro izquierdo.
Der: para el miembro derecho.
Gen : Energía generada.
Abs: Energía absorbida.
TABLA I
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN LA CADERA PARA EL PLANO
SAGITAL IZQUIERDO
Fig. 8: Representación de la potencia en la cadera en función del
porcentaje del ciclo de una repetición.
En estas figuras no se aprecia una diferencia importante
en las potencias netas articulares, no obstante se debe tener
en cuenta que las gráficas están representadas en función de
porcentajes del ciclo de macha. En la siguiente sección se
Front Izq
Abs
Front Izq
Gen
Post Izq
Abs
Post Izq
Gen
1
-209,55
214,36
-203,38
194,12
2
-160,87
157,6
-195,73
188,98
150,62
Sujeto
3
-178,1
167,74
-158,78
4
-136,97
142,82
-206,9
202,2
-171,3725
170,63
-191,1975
183,98
Media
5
TABLA II
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN LA CADERA PARA EL PLANO
TABLA VII
MEDIA DE LAS ENERGIAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN LAS DISTINTAS
SAGITAL DERECHO
ARTICULACIONES
Front Der
Abs
Front Der
Gen
Post Der
Abs
Post Der
Gen
1
-166,51
168,96
-237,28
246,06
2
-155,44
150,68
-178,16
167,71
3
-154,45
166,78
-161,98
160,78
4
-161,51
158,94
-110,26
104,84
-159,4775
161,34
-171,92
169,8475
Sujeto
Media
Frontal
Absorbida
165,98
-181,56
176,91
Rodilla
-146,82
150,02
-126,67
130,43
Tobillo
-20,92
20,66
TABLA VIII
-20,63
19,83
RELACIÓN PORCENTUAL DE ENERGIAS ENTRE LA VARIANTE CON LA
BARRA POR DETRÁS Y CON LA BARRA POR DELANTE
Cadera
SAGITAL IZQUIERDO
Front Izq
Abs
Front Izq
Gen
Post Izq
Abs
Post Izq
Gen
1
-120,24
127,34
-114,83
121,97
2
-179,36
167,84
-123,53
127,67
3
-99,938
112,12
-135,11
138,1
4
-142,94
143,96
-179,38
177,09
-135,6195
137,815
-138,2125
141,2075
TABLA IV
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN LA RODILLA PARA EL PLANO
SAGITAL DERECHO
Front Der
Abs
Front Der
Gen
Post Der
Abs
Post Der
Gen
1
-108,85
109,66
-141,15
138,67
2
-150,24
145,31
-99,957
112,11
3
-189,64
202,98
-125,77
127,19
4
-183,35
190,97
-93,651
100,67
-158,02
162,23
-115,132
119,66
Sujeto
Media
TABLA V
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN EL TOBILLO PARA EL PLANO
SAGITAL IZQUIERDO
[1]
[2]
[3]
[4]
Post Izq
Abs
Post Izq
Gen
1
-39,03
36,317
-33,719
31,683
2
-19,523
18,755
-21,781
19,625
[5]
3
-17,169
17,041
-30,219
29,02
[6]
4
-15,786
16,223
-23,671
23,295
-22,877
22,084
-27,3475
25,90575
TABLA VI
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN EL TOBILLO PARA EL PLANO
SAGITAL DERECHO
Front Der
Abs
Front Der
Gen
1
-8,4913
7,5546
-9,969
10,717
2
-19,663
22,708
-17,178
17,037
3
-21,129
20,61
-10,148
9,1058
4
-26,567
26,041
-18,348
18,146
-18,962575
19,2284
-13,91075
13,75145
Sujeto
Media
Post Der
Abs
Post Der
Gen
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
La Tabla VII muestra la media de las energías absorbidas y
generadas para las sentadillas por delante y por detrás sin
diferenciar los distintos planos sagitales.
Por último, Tabla VIII muestra la relación porcentual de
energía entre la variante con la barra por delante y con la
barra por detrás, tanto absorbida como generada.
Generada
109,75%
106,58%
Rodilla
86,28%
86,94%
Tobillo
98,61%
95,99%
REFERENCIAS
Front Izq
Gen
Media
Absorbida
Se observa a nivel de la cadera, que la energía absorbida es
9.75% y la energía generada 6.58% mayores para el
ejercicio con la barra por detrás respecto de la barra por
delante. A nivel de la rodilla la energía absorbida es
13.72% y la energía generada 13.06% menores para el
ejercicio con la barra por detrás respecto a la barra por
delante. A nivel del tobillo la energía absorbida es 1.39% y
la energía generada 4.01% menores para el ejercicio con la
barra por detrás respecto a la barra por delante. De esta
manera el análisis energético muestra mínimas diferencias
entre ambas variantes del ejercicio de sentadillas.
Front Izq
Abs
Sujeto
Posterior
Generada
-165,425
ENERGÍAS ABSORBIDAS Y GENERADAS EN LA RODILLA PARA EL PLANO
Media
Posterior
Absorbida
Cadera
TABLA III
Sujeto
Frontal
Generada
[12]
[13]
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