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Tejidos para optimizar el rendimiento deportivo

Martes, 26 Febrero 2008 18:47 Apuntes técnicos
por TECNITEX INGENIEROS S.L.
(RESUMIDO)

 

Inicialmente, la ciencia relacionada con el deporte estaba enfocada hacia el cuerpo humano. En los últimos años, la atención se ha desplazado en paralelo hacia todos los factores que constituyen el entorno, en el sentido más amplio, en el que el atleta ha de rendir. Este entorno es la suma de una serie de factores en los que la innovación tecnológica juega un papel fundamental. La evolución de los materiales ha tenido un doble efecto: por un lado, se han mejorado todas las condiciones de seguridad y, por otro lado, se ha conducido la investigación hacia un aspecto funcional en el que los materiales pueden ayudar en la mejora del rendimiento deportivo. La evolución de las raquetas de tenis, de las bicicletas de competición, o de los materiales utilizados en escalada, son algunos de los ejemplos de esta influencia en la relación entre el atleta y el entorno.

 

La indumentaria es, dentro de los materiales, un área del equipamiento deportivo que puede contribuir notablemente al rendimiento de los deportistas; la introducción de trajes de baño que aumentan el deslizamiento del nadador a través del agua es uno de los ejemplos típicos de este efecto. Los ensayos de laboratorio permiten hacer una evaluación rápida y cuantitativa de las propiedades de los tejidos y las prendas, y definir pautas para la elección de los materiales y para su confección.

Por otra parte, la cuantificación del impacto fisiológico de las prendas deportivas es importante, ya que éstas deben acompañar al deportista en su esfuerzo y no añadirle más fatiga física o térmica. Desde esta doble perspectiva, de mejora directa o indirecta del rendimiento, en este artículo consideraremos el aumento de la velocidad, la mejora del esfuerzo y el confort, como posibilidades de mejora del rendimiento de los deportistas.

MEJORA DEL ESFUERZO
La optimización de los esfuerzos musculares puede ser ayudada tanto por fijación de la masa muscular como por el mantenimiento de una temperatura corporal adecuada; la transpirabilidad y la elasticidad de las prendas influyen también notablemente en la mejora del esfuerzo y, por tanto, en la posibilidad de aumento del rendimiento deportivo.

RENDIMIENTO MUSCULAR
La masa muscular realiza desplazamientos incontrolados durante el ejercicio físico. El mantenimiento de las oscilaciones de los músculos por compresión, permite un aumento del rendimiento y una mejor precisión de los movimientos.

Gracias al desarrollo de la técnica de gradiente de densidad en el tricotado se puede modular la presión de la prenda en diferentes partes del cuerpo. Un calcetín de contención fabricado por BVSport, mejora el rendimiento muscular y acelera la recuperación de los deportistas de alto nivel al ejercer una fuerte presión sobre la pantorrilla y una presión más débil en el tobillo; esto acelera la recuperación, facilita el retorno venoso y aumenta el rendimiento durante el esfuerzo.

Adidas ha creado el Full Body Suit, al observar que las grandes agrupaciones musculares, como los cuadriceps, vibran cuando el pie golpea el suelo, produciéndose un desperdicio de energía. El traje está diseñado para limitar estas vibraciones comprimiendo los músculos, de tal manera que la sangre fluye más rápidamente a través de ellos, reduciendo la vibración.

Por otra parte, además de la compresión, el rendimiento muscular puede mejorarse con el uso de tejidos antiestáticos, lo que permite que el material disipe las cargas eléctricas que se crean como resultado de la triboelectricidad cuando la prenda frota contra la piel. Estas cargas tienen a endurecer los músculos y contribuyen a calambres y fatiga.

Así, los jerséis deportivos fabricados con hilo Resistex han demostrado su efectividad en la mejora del rendimiento atlético, especialmente en disciplinas que requieren esfuerzos prolongados o conciernen ambientes de temperatura elevada. Experimentos de laboratorio han demostrado que, para una cantidad determinada de trabajo del músculo producida por el atleta, una prenda Resistex permite una evaporación más eficiente del sudor. Además, el material ofrece protección contra la radiación UV, lo que lo hace ideal para los deportes de exterior, como el ciclismo, tenis, etc.

En un ejercicio muy intenso a un nivel constante durante media hora, los atletas mostraron un incremento en la temperatura del cuerpo de aproximadamente un tercio respecto al de los mismos atletas equipados con prendas 100% poliéster. Los parámetros relacionados con el rendimiento, como son el ratio de calentamiento, la ventilación y la concentración de ácido láctico, son menores cuando los mismos atletas utilizan una prenda Resistex que cuando utilizan una prenda 100% poliéster.

CALENTAMIENTO CORPORAL
El acaloramiento de los atletas es debido a que la energía desarrollada aumenta la temperatura del músculo; pero a medida que la temperatura del cuerpo aumenta durante el esfuerzo, el músculo pierde los efectos positivos del calentamiento, cosa que produce una disminución en su rendimiento.

Unos ensayos realizados por el laboratorio ETH de Biomecánica de Zürich, han demostrado que el rendimiento físico mejora, al mismo tiempo que se retarda la fatiga, manteniendo los músculos a una temperatura óptima, reduciendo la energía necesaria para enfriar el cuerpo. A partir de estas observaciones, DuPont ha desarrollado una prenda, utilizando Lycra, para mejorar el rendimiento muscular y fibra Coolmax para las zonas de enfriamiento, lo que aporta un aumento medio del 12% de la potencia del músculo.

El laboratorio italiano RES ha utilizado un sistema a base de Neopreno (Neoplus), para mantener los músculos calientes sin sudación y sin enfriamiento. Consta de tres capas: sobre la piel, un tejido Coolmax que evacua la transpiración hacia el tejido intermedio; un neopreno perforado en el que los agujeros dejan pasar el vapor de agua hacia la malla exterior; un tejido de punto por urdimbre tipo charmeuse de poliamida-Lycra que absorbe la humedad, favoreciendo la evaporación y un secado rápido. Manteniendo los músculos en actividad, el Neoplus estimula térmicamente la piel para producir calor y aumenta la eliminación del sudor, de toxinas y grasas.

El neopreno es un material polimérico alveolar de caucho sintético con células de aire hexagonales, que posee excelente propiedades aislantes, por lo que ha sido utilizado, desde 1952, como el material básico para la confección de trajes para surfistas, por sus características de material impermeable, transpirable, ligero, suave, muy elástico y resistente. La nueva generación de neopreno, ultrafino, superligero o integrando esferas de carbono, el laminado con tejidos o el acabado con PTFE permiten la creación de prendas moldeadas con uniones químicamente soldadas que actúan como una segunda piel, mejorando el rendimiento.

ELASTICIDAD
En el campo de la extensibilidad, ha habido dos evoluciones recientes que han engendrado una nueva aproximación al diseño. La búsqueda de una mejor compresión, junto con los conceptos como el Power Lycra por ejemplo, han aportado una nueva dinámica en la concepción de las prendas de deporte de alto nivel como se pudo ver en los Juegos Olímpicos de Sydney, en los nadadores y algunos velocistas. Con un elevado porcentaje de Lycra, este tejido es ideal para prendas de elevado rendimiento ya que logra un equilibrio perfecto entre el soporte de la masa muscular y la compresión del músculo, al tiempo que permite la necesaria precisión de movimientos.

La empresa O’Neill, junto con Vent Desing crearon el traje húmedo Animal para surfistas, que pueden enfriarse corporalmente mientras esperan y, una vez en el agua, deben poder moverse fácilmente y mantenerse fríos, de manera que el neopreno más grueso no es la simple solución. El diseño de O’Neill incluye las necesidades de libertad de movimientos, particularmente en el codo y rodillas, sin pérdida de aislamiento térmico. Una de sus características innovadoras, a parte de su apariencia, es que utiliza una tecnología de producción que a menudo está asociada con el diseño del producto, ya que cada prenda requiere ciento veinte horas / hombre para ensamblarse.

Pero la extensibilidad no es solo un tema de gestión de la compresión y de la temperatura de los músculos. La aparición de una amplia oferta de membranas imperrespirables elásticas está transformando el diseño de las prendas de montaña y de invierno. Utilizando materiales extensibles, las prendas pueden ajustarse más, de manera que respiran mejor y se superponen más fácilmente. 

El WindStopper N2S de Gore, es un buen ejemplo de este nuevo enfoque que cuestiona el uso clásico de las membranas y pone acento en la importancia del diseño y la confección. Se trata de un laminado de tres capas, que además ofrece protección contra el viento y es muy transpirable. Sus principales usos son el ciclismo, montañismo y en general deportes activos. No se trata de crear pendas amoldadas, sino prendas sobre todo ergonómicas.

La ligereza y la compresibilidad son el centro de la búsqueda para las prendas de deporte. Cada nueva generación de textiles innovadores ha aumentado su ligereza: las microfibras han devenido ultra-microfibras, las membranas se aligeran de año en año, como los polares. Esta búsqueda de ligereza y la voluntad de reducir a lo esencial la concepción de la prenda, influencian su diseño de dos maneras muy distintas: una es técnica y la otra, lógicamente, es la estética.

En ambos sentidos, técnico y estético, el tejido de punto sin costuras es el método más evidente para reducir el peso y el volumen de una prenda acabada; eliminando las costuras, no solo se disminuye el tiempo de fabricación, sino que se mejora la ergonomía y el origen de fricciones incómodas.

Pero la reducción de las costuras tiene además un motivo estético, ya que favorece las líneas puras. Sin embargo, las posibilidades técnicas del tricotado integral aún están muy poco exploradas en las prendas deportivas.

CONFORT
Una de las claves en el rendimiento deportivo es el control de la humedad: la capacidad de las prendas para eliminar la humedad de la piel y dispersarla a través del tejido hacia su superficie exterior. La condensación del vapor de agua liberado por el cuerpo molesta al deportista, pudiendo disminuir su rendimiento físico ya que el agua enfría los músculos.

Hace algunos años, el único método fiable para apreciar el impacto fisiológico y el confort de una prenda era en ensayo del portador, ensayo costoso y largo, incompatible en nuestros días con el tiempo de respuesta de la industria textil y del vestir. Ahora existen métodos objetivos de evaluación que simulan las funciones de termorregulación del cuerpo humano y permiten concebir las interacciones entre el cuerpo, clima y prenda.

El Skin Model es un aparato internacionalmente reconocido que sirve para medir y evaluar las características termo-fisiológicas de un tejido, probando el aislamiento térmico y la transpirabilidad de los tejidos, en base a los parámetros indicados en la Tabla 1, que pueden integrarse en una fórmula que permite predecir el confort de una prenda, llamado WC.

 

Tejidos para optimizar-el rendimiento deportivo

Las prendas confeccionadas pueden ensayarse en un maniquí térmico, fabricado en cobre, que se calienta eléctricamente a la temperatura del cuerpo y de la piel. El maniquí está dividido en dieciséis partes controladas por separado, que permiten la simulación de los gradientes de temperatura que caracterizan la superficie del cuerpo humano. Puede medirse directamente el aislamiento térmico integral del conjunto de una prenda por la medida del flujo de calor transmitido por el cuerpo del maniquí. También puede medirse el efecto de aislamiento local sobre todas las partes del cuerpo.

Con un modelo de evaluación más sofisticado puede preverse el ritmo cardíaco, la temperatura media de la piel y su humidificación, los valores directamente ligados a la sensación subjetiva de confort y la capacidad de desarrollo físico.

REGULACIÓN DE LA HUMEDAD
En toda actividad deportiva, el hombre, por su metabolismo, produce calor, entre 100 vatios en reposo hasta 1.000 vatios en periodos de actividad intensa, ya que debe mantener su temperatura corporal a 37 ºC. La transferencia de calor hacia el exterior se produce mediante flujo “seco” (conducción, convección y radiación) y mediante flujo “latente” producido por el sudor.

El primero depende del aislamiento de la prenda y el segundo de sus propiedades de transporte de la humedad. En clima húmedo, esta capacidad no es suficiente para evacuar todo el sudor producido. La prenda debe poder almacenar temporalmente esta humedad, de manera que el microclima cercano a la piel se mantenga seco y se perciba como confortable.
 
El mecanismo mediante el cual se transporta la humedad en los textiles es similar a la capilaridad de un líquido en un capilar; en este sentido, las fibras con canales o micro-canales permiten la trasferencia del vapor de agua por capilaridad, asegurando una evacuación muy rápida del sudor. El elastano permite confeccionar prendas de segunda piel, mejorando la tasa de evacuación de la humedad. Una prenda pegada al cuerpo capta más rápidamente el sudor, impidiendo que el vapor de agua se condense sobre la piel o que chorree. La aplicación de resinas fluoradas puede, en algunos tejidos elásticos, mejorar el tiempo de secado.

En el último decenio se han realizado muchos desarrollos, especialmente en el campo del diseño de nuevas secciones de fibras y de mezclas de éstas o de combinaciones de éstas en dobles telas o telas a dos caras, para el control de la humedad corporal. A modo de ejemplo, se citan algunos desarrollos de las firmas Dupont, Schoeller Textil AG, Woolmark Company y Optimer. DuPont fue la firma pionera en el campo de tejidos de alto rendimiento para el control de la humedad: Coolmax, ThermaStat, Thermax, Tactel Aquator, y ThermoliteBase.

Coolmax es una fibra de poliéster modificado que se seca más rápidamente que las otras y mantiene al usuario más fresco, ayuda a la termorregulación del cuerpo; el usuario transpira menos, se mantiene más hidratado y su ritmo cardíaco se mantiene más bajo. Se trata de un tejido hidrófobo de bajo peso creado a partir de fibras con cuatro estrías o canales que ayudan a que el poliéster absorba la humedad y la “aleje” de la piel, que fue utilizado inicialmente por los principales atletas de ciclismo y atletismo. Las fibras de sección cruzada Coolmax tienen un área superficial que es un 20% superior a la de las clásicas fibras de sección cilíndrica. Esto, combinado con los grandes espacios entre las fibras, facilita una evaporación más rápida de la humedad que en los tejidos convencionales.

ThermaStat  contiene fibras huecas Dracon, rizadas, que atrapan el aire caliente y eliminan la humedad de la piel. Es un tejido adecuado para ser utilizado como tejido de capa base en prendas destinadas a actividades exteriores en condiciones frías.

Thermax a base de una fina fibra hueca de poliéster, con una sección transversal arriñonada, una superficie hidrófila y un núcleo hidrófobo. El núcleo hueco reduce el peso de la fibra un 20% y retiene el aire caliente próximo a la piel, previniendo la pérdida de calor.

Tactel  Aquator es una construcción de tejido de dos capas muy respirable. La capa interna elimina la humedad de la piel y la transporta hacia un filamento fino absorbente en la capa externa donde se evapora. Es un tejido diseñado para ropa interior y calcetines en deportes de elevada actividad.

Thermolite Base también es una fibra de poliéster de núcleo hueco que proporciona una combinación de propiedades de capilaridad y aislamiento. Se utiliza como capa base e intermedia.

La transferencia de humedad también se acelera con dobles caras asociando una fibra conductora de vapor de agua a una materia absorbente que dispersa la humedad. La empresa suiza Schoeller ha producido los tejidos Schoeller-dryskin. Se trata de materiales tejidos elásticos desarrollados especialmente para atletas, compuestos de mezclas de Coolmax, Lycra, poliamida y poliéster.

Los tejidos Schoeller dryskin se caracterizan por su rápido transporte de la humedad y bajos niveles de absorción de ésta. Mantienen la piel del deportista seca durante largos periodos de tiempo. Debido a que el tejido absorbe muy poca humedad, el usuario puede evitar el enfriamiento que conlleva el agotamiento.

La variante de Schoeller-dryskin, Schoeller-dryskin-Extreme, tiene un elevado contenido de Cordura y es uno de los tejidos más versátiles del mercado de las prendas deportivas. Es especialmente adecuado para deportes intensivos como el esquí cross-country, montañismo y ciclismo.

A principios de los noventa, Schoeller desarrolló el tejido Schoeller-WB-400 para prendas de esquí, que fue diseñado para proteger del viento. Está formado por un conjunto tricapa: una capa externa compuesta por fibras elásticas y sintéticas para garantizar la libertad de movimientos y repelencia a la suciedad, una capa intermedia de resina acrílica que repele el agua sin interferir con el transporte del sudor y una capa interna lanosa que almacena el calor; ello aporta tres características clave: mantiene el deportista caliente y seco, repele la humedad del exterior y permite que el sudor se libere, y es muy elástico, ofreciendo un elevado grado de libertad de movimiento. Algunas de sus principales aplicaciones son el esquí o el snowboard.
 
Otro producto de Schoeller es el 3XDry, se trata de un acabado multifuncional, simultáneamente hidrófilo e hidrófobo. Transporta la humedad muy rápidamente del interior al exterior, siendo muy respirable y de rápido secado.

La marca Sportswool, de The Woolmark Company, es un ejemplo de tejido que ha sido diseñado para controlar la humedad. Se trata de un material híbrido compuesto de una subcapa de lana fina merino para el aislamiento y una capa exterior de poliéster que conduce la humedad de la capa de lana hacia la superficie. La fibra de lana próxima a la piel atrae las moléculas de vapor del sudor, antes de que puedan condensarse a líquido, y las dispersa a la atmósfera. Su principal inconveniente es que requiere más tiempo para secarse, debido a su contenido en lana.

La compañía Optimer, desarrolló el Dri-release, un hilo humectable que transporta el agua por capilaridad. Es una mezcla de un 85-90% de fibra cortada hidrófoba poco absorbedora de humedad (poliéster, polipropileno) y entre un 10 y un 15% de una fibra hidrófila cortada (algodón, lana), combinando las propiedades de capilaridad y el tacto ligero del algodón con la naturaleza no absorbente del poliéster. Se seca cuatro veces más rápido que el algodón e igual o más rápido que otros poliésteres, particularmente después de varios lavados. También incorpora un acabado Freshguard, que neutraliza las olores retenidas en el tejido. Es utilizado en prendas exteriores, calcetines y ropa interior por un gran número de importantes marcas comerciales de indumentaria, incluyendo Adidas, Fila y The North Face.

Otros productos, con características análogas a los citados en cuanto a la función reguladora de la humedad, y a sus efectos obre el rendimiento deportivo del usuario, eventualmente asociada a otras funciones protectoras del frío, la intemperie etc, son los indicados en la Tabla 2.

Tejidos para optimizar el rendimiento deportivo 2

 

 

Tejidos para optimizar el rendimiento deportivo 3

 

Regulación de la temperatura
Los tejidos para deportes a la intemperie deben poder mantener la temperatura del cuerpo del atleta constante. Ello se puede conseguir, en diferentes niveles, por empleo de fibras huecas, la incorporación de microcápsulas de cambio de fase a las fibras o a los recubrimientos, o por la creación de cámaras de aire en un tejido tridimensional.

Algunos textiles utilizan fibras huecas para atrapar el aire y aislarlo del deportista de manera eficiente. Las fibras pueden ser ultraligeras con una construcción hueca que proporciona aislamiento dentro y entre las fibras, para maximizar el efecto. Las fibras huecas generalmente se mezclan con otras fibras. Dependiendo de la estructura del tejido, los textiles pueden ser finos, respirables, impermeables, secado rápido, etc. y utilizables tanto para prendas interiores como exteriores en un gran abanico de actividades.

La tecnología de cambio de fase, que fue desarrollada por la NASA, permite que un textil se adapte a los cambios climáticos. PCMs es un término colectivo utilizado para los materiales que son capaces de cambiar su estado (de sólido a líquido y de líquido a sólido) en un cierto rango de temperaturas. El exceso de temperatura es absorbido por el PCM, que se licua y distribuye el calor de manera uniforme antes de almacenarlo. Cuando la temperatura desciende, el material se transforma en sólido, y gradualmente libera el calor almacenado.

En el año 1990, apareció el sistema Outlast, que utiliza dicho sistema. La empresa suiza Schoeller utiliza el mismo principio que Outlast con el producto Schoeller-ComforTemp. Utilizado en prendas de esquí, por ejemplo, el tejido regula temperaturas extremas de manera que se mantenga un rango de temperatura confortable para el usuario. Los PCMs utilizados por Schoeller están encerrados en diminutas microcápsulas de solo unos pocos micrones de diámetro.

La diferencia con el sistema Outlast clásico es que el sistema Schoeller contiene una cantidad más grande de microcápsulas, proporcionando consecuentemente una mayor eficacia.

Para crear un producto funcional, es importante determinar previamente la aplicación específica y tener en cuenta el rango de temperaturas del cuerpo. Debido a su ayuda al usuario para mantener un rango de temperaturas confortable, la tecnología PCM es particularmente útil para aquellas partes del cuerpo que están más afectadas por fluctuaciones de temperatura extremas, como los codos, riñones, hombros y estómago (25,5 – 27,5 ºC para las manos y pies; 27,0 – 30,0 ºC para los muslos y 34,0 – 36,6 ºC para la cabeza y el torso).

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