Coroas ovais - revisão de literatura
Publicado em Segunda, 02 Dezembro 2013 15:27
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Título: Sistemas não convencionais de coroas e pedivelas usados no ciclismo: aspectos fisiológicos, biomecânicos e desempenho.
Pedalar é uma atividade muito praticada em todo o mundo, não só como prática esportiva, mas também como diversão e meio de transporte sustentável e limpo. Com a crescente divulgação do ciclismo, a cada dia mais investimentos são feitos para proporcionar melhor rendimento aos atletas e elevar o nível do esporte, e grande parte desse investimento é feito no desenvolvimento de novos equipamentos a fim de melhorar o desempenho dos atletas. Um desses equipamentos é a coroa oval e o sistema de pedivela não circular, que em teoria iria proporcionar melhoria do padrão de movimento do atleta gerando melhor interação muscular, garantindo a melhoria no desempenho motor do atleta (Rankin e Neptune, 2008). O objetivo desse estudo é realizar uma revisão do que existe na literatura a respeito do uso de coroas ovais e pedivelas não circulares e a sua influência nas variáveis biomecânicas, fisiológicas e desempenho. Com base nos dados analisados, parece existir um consenso de que o uso de coroas não circulares apresenta pouca influência sobre as variáveis fisiológicas ((Lucía et al., 2004), (García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005), (Hansen et al., 2009), (Jorge e Hull, 1986), (Rodríguez-Marroyo et al., 2009), mas parecem influenciar muito as variáveis biomecânicas, principalmente variáveis cinemáticas ((Strutzenberger et al., 2012), (García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005), (Rankin e Neptune, 2008) e (Carpes et al., 2009). Quanto ao desempenho final do atleta, parece que tanto as coroas ovais quanto o sistema de pedivela não circular têm um efeito significantemente positivo sobre o desempenho anaeróbio, em relação ao aeróbio (Rodríguez-Marroyo et al., 2009) e (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012). Contudo, maiores pesquisas com testes mais próximos do que o atleta encontra em competições e também com maior tempo para o atleta se adaptar ao uso dos sistemas não convencionais de pedivelas e coroas, são necessários para concluir de fato qual é a interação do uso desses sistemas de coroas e pedivelas nas variáveis fisiológicas, biomecânicas e no desempenho.
Palavras-Chave: Ciclismo, Coroas Ovais, Pedivelas não circulares, Rendimento.
1. INTRODUÇÃO ...............................................................................................p. 5-6
2. METODOLOGIA ...............................................................................................p. 6
3. Princípio teórico por trás dos sistemas não circulares de coroas ou de pedivela.....................................................................................................................p. 6-9
3.1 Comprimento muscular e capacidade de tensão muscular..................................p. 7
3.2 Capacidade de força e velocidade de contração muscular ..................................p. 7-8
3.3 Eficiência no ciclismo:.........................................................................................p. 8
3.3.1 Eficiência bruta.................................................................................................p. 8
3.3.2 Delta eficiência.................................................................................................p. 9
4. Principais tipos de coroas e sistemas não convencionais de pedivela..............p. 9-15
4.1 ROTOR System®.................................................................................................p. 9-10
4.2 Q-Ring® (ROTOR®)...........................................................................................p. 10-12
4.3 Osynetric –Harmonic®.........................................................................................p. 12-13
4.4 BioPace® (Shimano®).........................................................................................p. 13-14
4.5 Outros formatos de coroas ovais...........................................................................p. 14-15
5. Influência de sistemas não circulares nas variáveis biomecânicas...................p. 16-18
5.1 Influência de sistemas não circulares nos padrões cinemáticos do ciclismo........p. 16
5.2 Influência de sistemas não circulares na atividade eletromiográfica durante o ciclismo .....................................................................................................................................p. 17-18
6. Influência do uso de sistemas não circulares nas variáveis fisiológicas do ciclista .....................................................................................................................................p.18-19
7. Influência dos sistemas não convencionais no desempenho..............................p.19-20
8. Tabelas com os principais estudos relatados nesse trabalho.............................p.21-23
9. Sistemas não circulares no desempenho de ciclistas de Mountain Bike..........p. 23
10. Futuro dos sistemas não circulares....................................................................p.23-24
11. Considerações Finais...........................................................................................p.24
12. Referências Bibliográficas..................................................................................p.25-29
O ciclismo é um esporte muito popular em todo o mundo, praticado não só como esporte, mas também como recreação, lazer e forma de transporte sustentável. É um esporte de grande tradição, principalmente em países europeus, onde a multidão lota as estradas para acompanhar as principais provas clássicas, algumas com mais de 100 anos de história. Essas provas, que duram semanas e passam pelas montanhas mais elevadas de toda a Europa, exigem o máximo dos ciclistas e de suas bicicletas (Herlihy, 2004).
Toda essa tradição e a atual espetacularização do esporte tem levado os treinadores e atletas a buscarem tecnologias que os ajudam não só a ter mais qualidade em seus treinos, alimentação e recuperação, mas também ajudam a melhorar sua bicicleta, sempre com o objetivo de elevar o desempenho nas competições. Para isso, engenheiros e biomecânicos buscam projetar bicicletas cada vez mais leves, aerodinâmicas e mecanicamente eficientes.
Na busca de melhorias mecânicas, aprimorar ajustes como altura do selim (Ferrer-Roca et al., 2012), tamanho do pedivela (Bini, Hume e Croft, 2011) e altura do guidão (Richardson e Johnson, 1994) são alguns dos ajustes que o atleta pode fazer para deixar a bicicleta mais aerodinâmica e propiciar melhor desempenho muscular, e com isso melhorar o rendimento; além do mais, esses ajustes quando inapropriados podem causar lesões musculares e articulares.
Um dos pontos que pesquisadores há tempos tentam melhorar consiste no formado das coroas e do pedivela do ciclista. (Rankin e Neptune, 2008) sugerem que um determinado formato de coroas ovais pode melhorar consideravelmente o desempenho. As coroas ovais apareceram há muito tempo, por volta dos anos 80, segundo (Malfait, Storme e Derdeyn, 2006), mas as informações para o design das coroas ovais parecem se basear mais em dados empíricos do que científicos (Rankin e Neptune, 2008) o que dificulta um pouco em saber o quanto elas podem ajudar no desempenho.
Muitos estudos não só com coroas ovais, mas vários tipos de combinações de coroas e pedivela, têm tentado melhorar a eficiência mecânica da pedalada, mas ainda existe uma grande variação dos resultados, muito possivelmente em função das variações metodológicas e também dos diferentes formatos de coroas e de pedivela não circulares que encontramos no mercado.
Com isso, o objetivo do presente estudo foi, mediante revisão de literatura, analisar a influência de sistemas não convencionais de coroas e pedivelas durante a prática do ciclismo nas variáveis biomecânicas, fisiológicas e desempenho.
Foram realizadas pesquisas nas principais bases de dados acadêmicos com PubMed, scopus e google scholar com as palavras chaves e combinação de palavras chaves seguintes: "chainring", "rotor", "cycling", "osymetric", "nocircular", "crank", "mountain bike", "MTB" e "performance". Foram usadas referências adicionais para explicar alguns conceitos importantes para o assunto. Também consultamos os sites dos fabricantes dos equipamentos em questão.
3. Princípio teórico por trás dos sistemas não circulares de coroas ou de pedivelas.
Existem vários modelos de coroas ovais e de pedivela não circulares. Normalmente essas variações buscam de alguma forma melhorar a eficiência mecânica da pedalada, seja qual tipo de eficiência for. Apesar do objetivo final ser sempre o mesmo - melhorar o desempenho do atleta - os objetivos intermediários mudam bastante entre cada sistema, mas na maioria das vezes esses modelos visam diminuir o tempo de transição do pedal pela zona morta superior e inferior da pedalada; pensando no ciclo de pedalada como um relógio, quando o braço do pedivela passa pelos pontos das 6 horas e 12 horas, como mostrado por (Carpes et al., 2005) é possível notar que durante o ciclo de pedalada aproximadamente 15º antes e depois da posição de 6 e 12 horas, a força efetiva no pedal cai para menos de 100N.m-1, demonstrando que nesses pontos a capacidade de força do ciclista parece estar bastante reduzida. Esse ponto é conhecido como zona morta (death zone) da pedalada. Essa redução na capacidade de força parece estar ligada intrinsicamente ao comportamento morfológico do músculo e ao padrão de movimento desempenhado pelo ciclista, portanto, compreender como o músculo funciona é fundamental tanto para o desenvolvimento das coroas e pedivelas não circulares, como pra comprovar se o sistema é ou não eficiente na proposta. Para isso vamos discutir sobre a variação da capacidade de tensão do músculo.
3.1. Comprimento muscular e capacidade de tensão muscular
Segundo (Gordon, Huxley e Julian, 1966) a capacidade de tensão muscular parece estar ligada ao comprimento dos sarcômeros, representando maior capacidade de produzir tensão isométrica em comprimentos bem próximos do repouso, devido às suas características morfológicas que parecem apresentar uma maior quantidade de ligações entre os filamentos de actina e miosina da fibra muscular nessa posição. Para (Herzog et al., 1991), essa posição de maior capacidade de tensão do músculo parece variar com o treinamento Em seu estudo, ele mostra uma diferença do ângulo de maior capacidade de tensão entre patinadores de velocidade, ciclistas e corredores, onde os atletas apresentaram maior capacidade de tensão próximo aos ângulos mais exigidos em sua modalidade. No ciclismo existe uma grande variação angular no ciclo de pedalada, (Carpes et al., 2006) confirma essa informação. Em seu estudo, mediu uma grande variação angular durante o ciclo de pedalada em ciclistas de estrada e mountain bike nas articulações do tornozelo, joelho e quadril (quadril: 44º para ciclistas de estrada e 38º para ciclistas de MTB; joelho: 70º para ciclistas de estrada e 72º para ciclistas de MTB; tornozelo: 16º para ciclistas de estrada e 14º para ciclistas de MTB, esse apresentando grande variação entre os indivíduos). Portanto, com a variação angular, existe uma diferença do comprimento do músculo e com isso uma alteração de capacidade de força, onde os pontos de zona morta são justamente onde se tem menor capacidade de tensão, já que os músculos estão muito alongados ou muito encurtados frente à zona de maior capacidade de tensão do músculo.
3.2. Capacidade de força e velocidade de contração muscular
Aparentemente, há uma ligação entre a capacidade de tensão e a velocidade de encurtamento, segundo (Corvino et al., 2009), que em seu estudo analisou contrações isométricas e isocinéticas em diferentes velocidades angulares, e concluiu que a capacidade de força varia muito com a alteração da velocidade de movimento, colaborando com a hipótese de que maiores velocidades de contração leva à inibição do drive neural no início do movimento. Segundo Godik e Zatsiorsky (1965) in put (Komi, 2006) o tempo para chegar à força máxima é aproximadamente 0,4 segundos e a capacidade de força parece apresentar um crescimento maior no começo e menor no final até chegar na força máxima. Segundo (Lucía, Hoyos e Chicharro, 2001) que mediu a cadência desempenhada por vários ciclistas profissionais durante as principais voltas ciclísticas do mundo (Giro d´Italia, Tour de France e Vuelta da España) a cadência preferida por esses ciclistas ficou por volta de 90rpm , ou seja, cada pedalada demora por volta de 0,666 segundos. Considerando que a pedalada é um esforço cíclico de empurrar e puxar o pedal, o ciclista teria metade desse tempo para poder empurrar o pedal (por volta de 0,333 segundos), portanto a capacidade de força estará bem elevada mais do meio para o final do ciclo de descida (quando o pedivela está entre a posição de 3 e 6 horas, aplicadamente). Esses dados podem ajudar fabricantes de coroas ovais escolherem onde o ciclo fica mais leve ou mais pesado, já que aparentemente o pico de capacidade de tensão acontece próximo ao ponto de relaxamento do músculo, e que o tempo para atingir maior capacidade de força aparece próximo à região das 4 horas no pedal. Talvez seja nesse ponto que o ciclista consegue maior capacidade de torque, logo, nesse ponto é que deveria colocar maiores cargas nas coroas ovais, por exemplo, ou diminuir a velocidade de passagem por esse ponto.
3.3. Eficiência no ciclismo
A busca por melhorar a eficiência está presente não só no ciclismo como também em todos os outros esportes. Técnicos buscam evoluir a eficiência do movimento treino após treino, sempre buscando um movimento mais econômico. Em alguns estudos (Santalla et al., 2002) sobre o sistema de coroa oval ou pedivela não circular foram citadas variações em diferentes tipos de eficiência, portanto vamos comentar um pouco sobre as definições de eficiência mais presentes nos estudos analisados.
3.3.1. Eficiência bruta
A eficiência bruta é o trabalho gerado pelo custo de energia metabólica (Jobson et al., 2012) , ou seja, se o atleta pedalou com a mesma potência e menor consumo de oxigênio, melhorou a eficiência bruta.
3.3.2. Delta eficiência
A delta eficiência é a variação do trabalho metabólico para uma determinada variação de trabalho mecânico. Ou seja, se um ciclista pedala a 300watts com consumo de oxigênio de 3,5 l/min, passa a pedalar 400watts com consumo de oxigênio de 4,5 l/min. Se esse mesmo ciclista faz algum treinamento e para os mesmos 300 e 400watts ele tem um consumo de oxigênio de 3,5 l/min e 4,2 l/min, sua delta eficiência melhorou com o treinamento realizado.
O problema de se usar a eficiência baseada em valores metabólicos é que muitas vezes, principalmente no ciclismo, não apresenta valores lineares. Alguns estudos mostram que a eficiência bruta e a eficiência delta tendem a melhorar em candência mais elevada apenas em intensidade mais elevada (Foss e Hallén, 2005). Além disso, (Coyle et al., 1992) demonstrou em seu estudo que o tipo de fibra muscular predominante em cada indivíduo pode levar a variações nos valores de eficiência, mostrando a dificuldade de utilizar as eficiências baseadas em variáveis metabólicas.
4. Principais tipos de coroas e sistemas não convencionais de pedivela
No mercado existe uma grande quantidade de sistemas de pedivela ou de coroas não circulares. Normalmente em busca da maior eficiência mecânica de movimento, e com isso melhor rendimento no ciclismo e redução das forçar na articulação a fim de evitar lesões, vamos discutir alguns dos mais estudados.
4.1. ROTOR System®
O Rotor System® é um dos sistemas mais estudados porém pouco usado no ciclismo profissional, em função do seu elevado peso e resultados positivos ainda duvidosos. Segundo (Santalla et al., 2002) o pedivela Rotor System® foi desenvolvido na Espanha, pelo engenheiro Pablo Carrasco, e consiste em um sistema em que os braços do pedivela se movem de forma independente e normalmente limitados por regulagens que não deixam que os braços fiquem alinhados a 180º um do outro, como é o caso dos pedivelas convencionais (veja comparação na figura 1). Essa modificação tem por objetivo tirar ou minimizar a zona morta durante o ciclo de pedalada; como já mencionado antes, a zona morta consiste nas regiões do ciclo de pedalada em que o ciclista não consegue gerar um torque expressivo nos pedais; tirando ou minimizando a zona morta, a eficiência da pedalada teoricamente seria aprimorada. Algumas pesquisas demonstram o uso de regulagens fixas em quatro posições diferentes (ROT 1, ROT 2, ROT 3, ROT 4 - como na figura 2), gerando resultados significativamente diferentes entre um ajuste e outro (Rodríguez-Marroyo et al., 2009).
Figura 1: Comparação do pedivela Rotor System® (ROT) acima e pedivela convencional abaixo. Note que os braços do pedivela não estão alinhados formando um ângulo de 180º como acontece no pedivela convencional. Isso ocorre porque os braços do Rotor System® se deslocam de forma independente. (Adaptado de (Santalla et al., 2002)
Figura 2: Ajustes do rotor system®, adaptado de (Rodríguez-Marroyo et al., 2009)
4.2. Q-Ring® (ROTOR®)
O sistema de coroas ovais, como é o caso da Q-Ring® da marca Rotor®, tem peso semelhante às coroas convencionais e podem ser montadas no mesmo pedivela convencional que o ciclista já usa em sua bicicleta. Por esses motivos, esse sistema de coroas tem sido muito usado por ciclistas profissionais e amadores de várias modalidades, como por exemplo no ciclismo de estrada, em provas de contra relógio e no ciclismo de montanha. Vamos comentar futuramente uma possível explicação para esse uso dentro dessas modalidades. As coroas Q-Rings® foram desenvolvidas pelo mesmo engenheiro que desenvolveu o Rotor System®, Pablo Carrasco, da Espanha. As coroas ovais ou elípticas normalmente tem a chamada ovalação, que consiste na razão entre o diâmetro maior pelo diâmetro menor da coroa. No caso da Q-Ring® essa ovalação é de 1,10 e o eixo de maior diâmetro pode ser posicionado entre 103º e 135º dos braços do pedivela, usando as diferentes furações da coroa para a instalação (essa regulagem, segundo o site do fabricante, é possível em alguns dos modelos da coroa e normalmente usa o próprio pedivela fabricado pela Rotor®, que apesar de não ter nenhuma diferença funcional em relação ao sistema convencional, apresenta furações que permitem maiores variações dos ajustes entre a coroa e o pedivela). (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012) em seu estudo comentou sobre os cinco possíveis ajustes das coroas Q-Ring®, chamados de OCP pelo fabricante (optimum chainring position, ou posição ótima da coroa), inclusive informando que existem diferenças significativas entre alguns ajustes. As posições possíveis são as seguintes: OCP-0=103◦, OCP-1=111◦, OCP-2=119◦, OCP-3=127◦ e OCP-4=135. Na figura 3 essa variação fica bem clara. O principal objetivo do sistema é minimizar a zona morta de pedalada e potencializar a fase propulsiva da pedala, já que o raio é menor nos pontos de zona morta e maior nos pontos de maior capacidade de torque para o ciclista.
Figura 3: Na figura os 5 OCP (optimum chainring position) da coroa Q-Ring. Note a variação do ângulo onde se tem maior raio. (Adaptado de (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012)
4.3 Osynetric –Harmonic®
O sistema de coroas não circulares Osymetric®, também conhecida com Harmonic, é muito utilizado nas provas de ciclismo de estrada, principalmente contra relógio, pelos mesmos motivos da popularidade da Q-ring. No site do fabricante não encontramos informações sobre modelos voltados para a prática do mountain bike. Segundo (Bini e Dagnese, 2012), esse sistema foi criado por J. L. Talo & M. Sassi em 1993, possui ovalação de 1,215 e seu eixo maior está posicionado 96,5º do braço do pedivela. Tem como objetivo diminuir a velocidade angular do pedivela quando está passando pelo momento de maior força tangencial e elevar a velocidade do pedivela quando está passando pela zona morta (Ratel et al., 2004). Portanto, teoricamente, esse sistema de coroas eleva o tempo nas zonas de maior capacidade de torque e reduz o tempo de passagem nas zonas de menor capacidade de torque, dando a possibilidade de melhor interação das estruturas musculares teoricamente deixando a pedalada mais eficiente (veja na figura 4).
figura 4: mostra a comparação do design da coroa Osymetric® com as coroas circulares (convencionais) adaptador de (Ratel et al., 2004)
4.4 BioPace® (Shimano®)
A coroa Biopace® da marca Shimano® pertence a outro sistema de coroas ovais e foi desenvolvido pelo Prof. Okajima, no Japão (Bini e Dagnese, 2012). O objetivo das coroas Biopace® é minimizar a ativação muscular e aproveitar melhor a inércia da pedalada, fazendo com que a pedalada passe mais rápido pelo ponto de maior capacidade de força; para isso o eixo maior fica próximo à zona morta, muito diferente das outras duas coroas ovais já citadas (Q-Ring® e Osymetric®) onde o diâmetro maior das coroas fica próximo do ponto de maior capacidade de força. A ovalação desse design de coroas é relativamente pequena, 1,04 (Malfait, Storme e Derdeyn, 2006). Veja figura 5.
Figura 5 : Imagem mostrando o formato da coroas ovais BioPace®. Adaptada de Okalajima (1983) input (Van, 2008)
4.5 Outros formatos de coroas ovais
Existem outros formatos de coroas ovais, mas nesta pesquisa elas foram pouco estudadas. Segue abaixo uma figura (6) retirada de (Malfait, Storme e Derdeyn, 2006) que mostra alguns tipos de sistemas de coroas não circulares, alguns comentados aqui. Estudos sugerem novos desenhos de coroas diferentes das existentes hoje, como é o caso do estudo feito por (Rankin e Neptune, 2008), que com base em análise de modelos teóricos sugeriram coroas elípticas com ovalação de 1,29 e que o uso dessas coroas poderia elevar significantemente o desempenho.
Figura 6: Vários tipos de coroas ovais, adaptado de (Malfait, Storme e Derdeyn, 2006)
5. Influência de sistemas não circulares nas variáveis biomecânicas
5.1. Influência de sistemas não circulares nos padrões cinemáticos do ciclismo
Pensando na morfologia da contração muscular, um dos principais objetivos da variação do design de coroas e de pedivelas não circulares é modificar a variação de velocidade angular do pedivela, refletindo principalmente nas articulações do tornozelo, joelho e quadril, a fim de manter um ciclo mais constante durante a pedalada. Portanto, variações no padrão de movimento são esperados para o uso desses sistemas. (Carpes et al., 2009), avaliou cinco ciclistas bem treinados em testes submáximos de 200W e em sequência 300W, usando sistemas comuns de pedivela e o Rotor System®. Depois da análise tridimensional do movimento desempenhado pelos ciclistas durante os testes, concluiu que o uso do Rotor System® alterou de forma significativa a variação angular do tornozelo, que por sua vez refletiu na variação angular do joelho e quadril (variação angular do tornozelo, passou de 16±8º com sistema convencional para 19±4º com o Rotor System®, o joelho passou de 56±12º para 68±10º e o quadril passou de 31±9º para 36±6º respectivamente). O sistema de coroas ovais Biopace® (Shimano®) possui uma ideia diferente da maioria das coroas ovais, pois tem diâmetro maior próximo ao braço do pedivela objetivando diminuir a ativação durante a fase de descida, já que se passa mais rápido por ela. (Hansen et al., 2009), demonstrou que durante o ciclo de pedalada houve de fato uma pequena variação na velocidade angular do pedivela, não podendo afirmar que as diferenças encontradas na concentração de lactato sanguíneo estavam ligadas ao motivo afirmado pelo criador das coroas Biopace®. Talvez a ovalação seja muito pequena para gerar modificações significativas para o uso desse sistema.
Os dados avaliados por Carpes F P, et al (2009), vão de encontro ao que fala Rankin J W, et al (2008), que as coras não circulares apresentam uma variação em seu raio e portanto uma velocidade angular do pedivela diferente, podendo propiciar alterações no estado contráctil dos músculos envolvidos no movimento, dando melhores condições para o músculo gerar potência, resultando em um movimento mais eficiente.
Parece que tanto as coroas ovais quanto o sistema de pedivela não circular apresentam variações no padrão de movimento do ciclista e que o sistema de coroas não circulares que apresenta variação pequena, foi justamente o que tem ovalação também pequena.
5.2. Influência de sistemas não circulares na atividade eletromiográfica durante o ciclismo.
Estudos eletromiográficos apresentam um grande problema na comparação de resultados, pois uma série de fatores pode alterá-los, tais como: o tipo de equipamento utilizado, local de colocação dos eletrodos, tratamento do sinal, entre outros (Marchetti e Duarte, 2006). Os pesquisadores (Jorge e Hull, 1986)na introdução de seu estudo, demonstram em uma breve revisão, comparando quatro estudos eletromiográficos, a considerável variação existente entre os resultados desses estudos que avaliaram padrões de atividade muscular durante o ciclismo.
Rankin J W, et al (2008), realizaram estudos teóricos sobre coroas não circulares e sugeriram um design de coroas elípticas, afirmando que o uso dessas coroas provocaria uma velocidade angular mais baixa na fase de descida do pedal (fase de potência) e isso elevaria a ativação dos músculos extensores do quadril, extensores do joelho e flexores plantares do tornozelo nessa fase.
Em um interessante estudo, (Neptune e Herzog, 2000), avaliaram o uso de dois tipos de coroas ovais, uma com raio maior combinando com o braço do pedivela (apresentando alguma semelhança com a coroa Biopace® da Shimano®, salvo que na Biopace® o eixo maior fica 17º à frente do eixo do pedivela) e outra com o raio maior a 90º dos braços de pedivela (certa semelhança com a Q-Rings®, salvo que nesse caso está a 90º, e a Q-Ring® é ajustável e sempre fica um pouco a frente dos 90º do braço do pedivela), e encontrou diferenças relevantes no tempo de ativação, apresentando um aumento significante na magnitude do sinal eletromiográfico dos músculos reto femoral e tibial anterior.
Já com o Rotor System®, (Dagnese et al., 2011) avaliaram sete ciclistas bem treinados de mountain bike, realizando testes incrementais, com pedivela Rotor System® e com pedivela convencional e chegaram à conclusão que não houve mudanças significativas na magnitude da ativação muscular durante os testes. Relatam um pequeno decréscimo na ativação do bíceps femoral nos últimos estágios, mas os autores ligaram isso à fadiga muscular.
Aparentemente a variação encontrada no padrão de ativação muscular está mais ligada à variação do padrão de movimento do que à variação de torque, ressaltando que a grande variação dos resultados muito possivelmente está relacionada à metodologia empregada nos estudos.
6. Influência do uso de sistemas não circulares nas variáveis fisiológicas do ciclista
As variáveis fisiológicas são um dos principais indicadores de ganho de rendimento em modalidades como o ciclismo, tido como modalidade de endurance, portanto investigar as influências do uso de coroas ovais e sistemas de pedivelas não circulares nessas variáveis parece ser algo importante.
De maneira geral os estudos tendem a demonstrar variações não significativas no consumo de oxigênio (Lucía et al., 2004), (García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005), (Hansen et al., 2009), (Jorge e Hull, 1986), (Rodríguez-Marroyo et al., 2009). Um desses estudos o que foi realizado por (Rodríguez-Marroyo et al., 2009), comparou o uso do pedivelas Rotor System® com o sistema convencional e teste aeróbio (incremental e submáximo) e teste anaeróbio (wingate) concluindo que o uso de sistema não circular pode melhorar o desempenho em provas anaeróbias, mas não aeróbias, com relação à melhora de parâmetros anaeróbios o estudo feito por (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012) vai de encontro a isso.
Em nossa revisão, o único estudo que conseguiu demonstrar alguma variação na concentração de lactato no sangue foi o realizado por (Hansen et al., 2009), que comparou o uso das coroas Biopace® (Shimano®) com as convencionais em testes submáximos (180W); ainda assim a variação foi muito pequena, e o sistema de coroas Biopace®, como já comentado antes, é bem diferente das outras, pois exige mais torque justamente onde o atleta tem menor capacidade de torque.
Parece que os dados encontrados pelos pesquisadores frente ao uso de coroas ovais ou pedivelas não circulares não parece demonstrar melhorias nos parâmetros fisiológicos, ou talvez as melhorias sejam tão pequenas que no tempo não sejam significantes. Outro ponto que é importante comentar é que em nenhum dos estudos os atletas eram experientes em usar sistemas de coroas ovais, ou pedivela não circulares, portanto a adaptação poderia causar prejuízos do ponto de vista fisiológico.
7. Influência dos sistemas não convencionais no desempenho.
Segundo nossas referências ainda são muito controversos os resultados das coroas ovais sejam qual for design, assim como dos pedivelas com eixo assimétricos. Muitos estudos com mesmo modelos de coroas ou de pedivelas não convencionais apresentam resultados diferentes; possivelmente essa variação acontece em função da variação de metodologia aplicada em cada estudo.
Aparentemente o uso de coroas ovais parecem ser muito interessantes para a melhoria de desempenho em provas curtas, como BMX e ciclismo de pista, alguns pesquisadores mostraram que existe uma influência positiva de coroas ovais (Q-Ring® – ROTOR®) no rendimento dessas modalidades como o trabalho feito por (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012). Esse estudo feito com ciclistas de modalidade BMX, que tem como principal característica muita "explosão", os pesquisadores analisaram a saída no próprio stage de largada de uma pista real de BMX, os pesquisadores mostraram valores significantemente superiores de aceleração e velocidade principalmente com o uso das configurações OCP 3 (127º) e OCP 4 (135º). O uso de sistemas de pedivelas Rotor System® parece influenciar positivamente as atividade anaeróbia (Rodríguez-Marroyo et al., 2009), avaliou 15 ciclistas de estrada profissionais, comparando o uso de sistemas convencionais de pedivelas com uso do rotor system® fixado em 4 ajustes distintos realizando testes incrementais (aeróbio), testes submáximos (aprox. 75% do VO2max) e testes Wingate, usando pedivela convencionais e usando Rotor System®, os resultado demonstraram que não ouve mudanças significativas no desempenho nos testes aeróbios, mas demonstrou que uma significativa melhora de rendimento, elevando a potência pico do teste de wingate em 4,2% a 9,1% e a potência média em 0,7% a 4,7%, os pesquisadores ainda comentaram que essa diferença é ainda maior quando selecionaram o ajuste ROT de melhor desempenho de cada atleta (ROT+), a potência pico passou de 977,9±31,9W com sistema convencional para 1087,3±30,6W com o Rotor®, o índice de fadiga passou de 19,6±1W.s-1 com sistema convencional para 18,8±1W.s-1 com Rotor System®, melhoras semelhantes porém não tão grandes foram encontradas por (García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005).
(Neptune e Herzog, 2000) em estudo já citado nesse trabalho avaliou oito ciclistas bem treinados com três coroas diferentes (convencional, elípticas 1 com diâmetro maior da coroa alinhadas com o eixo maior do pedivela e elíptica 2 com o diâmetro maior da coroa alinhada a 90º dos braços de pedal) e obteve resultados interessantes com relação a variação de torque durante os ciclos de pedaladas usando cada coroa; os pesquisadores notaram que assim como proposto teoricamente ouve um ganho de torque usando as coroas elípticas 2 em relação às coroas circulares e esse ganho foi ainda maior se comparado com as coroas elípticas 1., como é possível ver na figura7.
Figura 7 : variação do torque durante o ciclo de pedaladas, linha continua usando coroas circulares, linha traçada longa usando coroas elípticas 1 e tracejado curto usando coroas elípticas 2 Adaptado de (Neptune e Herzog, 2000)
Portanto com base nos artigos analisados, parece que o uso de coroas ovais, como é o caso da Osymetric® e da Q-Ring® (Rotor®) apresentam resultados mais positivos do que o uso de pedivelas não circulares, como é o caso da Rotor System®, principalmente em modalidade anaeróbias. Talvez por esse motivo que notamos o uso de sistema de coroas ovais em provas de contra-relógio e mountain bike, que apesar de serem predominantemente aeróbia apresentam maior componente anaeróbio do que provas de ciclismo de estrada.
8. Tabelas com os principais estudos relatados nesse trabalho
A tabela abaixo mostra um resumo de nossa revisão com os principais artigos encontrados sobre o tema discutido nesse trabalho, marcamos em negrito os trabalhos que encontraram alguma diferença significativa em seus resultados.
(Santalla et al., 2002)
Convencional e Rotor System®
8 sujeitos não atletas
VO2, FC, [LAC], Eficiência Delta
Melhorias consideráveis na Delta Eficiência
(Dagnese et al., 2011)
Convencional e Rotor System ®
7 ciclistas MTB, nível nacional
Curta familiarização
Potencia, Cadência e EMG
Sem diferença estatísticas
(Strutzenbergeret al., 2012)
Convencional, Q-RIng® e Osymetric®
Cinemáticas e Força (tangencial e radial) nos pedais
Testes submáximos (180W e 300W)
Osymetric® elevou a força Tangencial na descida em 6% no Q-Ring® foi de 4,5%, sem melhoras significativas no desempenho, talvez benefícios na prevenção de lesão
(Jorge e Hull, 1986)
Convencional, BioPace®, ENG 10* e ENG 90*
11 ciclistas bem treinados
VO2, [LAC] e FC, Cadência
Teste submáximos (80% e 60% do VO2max)
(García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005)
(García-López, Rodríguez-Marroyo e Villa, 2005)Convencional e ROTOR System® (4 posições fixas
15 ciclistas entre eles profissionais
VO2, FC, Potência e dados cinemáticos
Teste incremental e testes de wingate
Variações cinemáticas no joelho e tornozelo. Melhora Significativa na potencia média e máxima no wingate (0,79w/kg) a mais no melhor ajuste do Rotor System®
Convencional e Biopace®
10 ciclistas Bem treinados
Torque, Cadencia e VO2, calculou variáveis cinemáticas
Testes submáximos (180W) criações de cadência
Redução significativa de 0,2mmol na [LAC], variáveis calculadas sugere pequena economia na fase de descida
(Lucía et al., 2004)
5 deles com experiência previa
2 teste incrementais e 2 teste constantes de 20 min
Sem melhores significativas na performance
(Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012)
Convencional e Q-Ring® em seus 5 OCPs
14 ciclistas profissionais do BMX
Velocidade e aceleração em pista real
Sprints de largada, analisado 3,95seg iniciais
Concluiu que houve melhora significativa de desempenho em todos os OCPs com o uso do Q-Ring®, principalmente com OCP 3 e 4
(Ratel et al., 2004)
Convencional e Convencional e Harmônico (Osymetric®)
15 ciclistas de nível regional
Dados ventilatórios, FC e [LAC]
Realizaram dois testes incrementais (com e sem )
Não encontraram diferenças significativas
(Peiffer e Abbiss, 2010)
Convencional e Q-RIng® (OCPs 110º e 100º)
9 ciclistas bem treinados
Potência, FC, cadência, PE
4 CR de 10km (1 Com outros 3 aleatório
Sem diferenças significativas para o desempenho (potência), sem mudanças na PE, FC significativamente maior com o Elíptico 2 (OCP 110º)
(Rodríguez-Marroyo et al., 2009)
Convencional e ROTOR System® (nos 4 ajustes de ROT)
15 ciclistas de estrada bem treinados
Potência, FC, Gasto Energético, VO2
Teste incrementais, submáximo (aeróbios) e wingate
Sem variações significativas em todos os parâmetros dos testes aeróbios,
Aumento significativos no desempenho dos testes anaeróbio (potência pico e índice de fadiga).
(Rankin e Neptune, 2008)
Sugeriu um novo modelo
Teórica, cinemática, EMG, potência
-Melhor OVALAÇÃO (1,29) -Espera-se elevar em 3% a potência a 90 rpm
-Aumento do trabalho muscular
(Carpes et al., 2009)
5 ciclistas de MTB
Teste submáximos a 200W e 300W
Variação da amplitude articular de tornozelo, que levou a variação no as amplitudes do joelho e quadril.
*ENG 10 e ENG 90 apresentam ovalação de 1,36 e cada uma apresentavam eixo maior em 10º e 90º do ciclo de pedalada
Como é possível notar existe uma grande variação de metodologia, de formatos de coroas e de pedivelas, resultado em variações consideráveis entre os resultados dos trabalhos analisado.
9. Sistemas não circulares no desempenho de ciclistas de Mountain Bike.
Na modalidade mountain bike, onde existe uma grande variação de intensidade em função do relevo e tipo de terreno, além disso como em vários momentos o ciclista precisa de maior aderência para conseguir subir ladeira íngremes em terreno escorregadio seria muito interessante que a roda não sofresse variações grandes de tração, como existe uma grande variação na força tangencial durante o ciclo de pedalada, usando coroas circulares ou com pedivelas simétricos fixos, a velocidade da corrente irá variar bastante, dificultando a aderência do pneu ao terreno. Usando coroas não circulares a velocidade angular do pedivela se altera, ficando mais rápida quando o pedivela está nas posições verticais e mais lenta nas posições horizontais (Strutzenberger et al., 2012), isso pode fazer com que a tração na corrente seja mais constante e teoricamente isso melhora a tração em subidas com terreno escorregadio, mas não encontramos nenhum estudo especifico com o uso de coroas não circulares ou pedivelas assimétricos no mountain bike.
10. Futuro dos sistemas não circulares.
Observando os delineamentos experimentais dos estudos citados, com o que os atletas encontram nas provas fora do laboratório, que possivelmente influenciam os resultados, refletindo uma grande variação, talvez seja por esse motivo que os resultados de estudos que levaram em consideração os testes mais curtos tenham apresentado valores positivos para o ganho de rendimento (Mateo-Marcha, Zabala e González-Badillo, 2012), (Rodríguez-Marroyo et al., 2009), indo de encontro com os benefícios teóricos citados (Rankin e Neptune, 2008).
Outro ponto importante é que, segundo nossa pesquisa, nenhum dos estudos apresentam atletas que já usam sistemas de coroas não circulares ou coroas ovais por um período considerável, como visto por (Herzog et al., 1991) o treinamento leve a mudanças no ângulos de maior capacidade de tensão do músculo, se o ciclista passou todo o tempo treinando com um sistema de coroas ou pedivela (convencional) muito provavelmente levará um tempo para se adaptar ao novo sistema. Com base nisso designers experimentais prevendo um período relativamente longo de experiência, ou com ciclistas que usam sistemas não convencionais já há algum tempo e com análise em campo ou em competições, podem trazer informações bastante úteis quando a real influência desses sistemas na fisiologia, biomecânica e desempenho no ciclismo.
O fato de características morfológicas do músculo influenciarem os ângulos de maior tensão (Herzog et al., 1991) e o tempo que demora para ter chegar a uma tensão consideravelmente elevada (Godik e Zatsiorsky (1965) in put (Komi, 2006), futuros estudos devem ser capazes de definir essas variações e indicar formatos de coroas ou design de pedivela capazes de melhorar o desempenho individualmente.
Com base nos estudos revisados, notamos uma divergência muito grande entre os resultados em todos os sistemas, mas de maneira geral parece que tanto o sistema de coroas ovais Q-Ring®, quando o sistema de pedivelas com braços assimétricos Rotor System®, podem apresentar melhoras significativas de rendimento em atividade anaeróbia e ambos os sistemas não parecem influenciar positivamente o rendimento aeróbio dos ciclistas.
Mais estudos com os sistemas mais populares de coroas e de pedivela são necessários para que dados mais concretos possam ser apresentados.
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