Tecnologías de Medición en el Deporte: Fundamentos de Biomecánica y Rendimiento Físico

Este documento aborda preguntas fundamentales sobre las herramientas y principios físicos utilizados en la evaluación del rendimiento deportivo y la biomecánica.

1. Evaluación de la Condición Física y Herramientas de Medición

52. Baterías de tests para valorar la condición física

Para la valoración de la condición física, se utilizan diversas baterías de tests. Un ejemplo es:

• AERO-FIT: Un test diseñado específicamente para la valoración de la condición física en niños.

53. Diferencia entre plataforma de fuerza y esterilla de contacto

La principal diferencia entre estos dos dispositivos de medición radica en el tipo de magnitud física que registran:

• Una plataforma de fuerza mide la fuerza de reacción contra el suelo que un individuo ejerce, permitiendo calcular variables como la fuerza máxima, la tasa de desarrollo de fuerza y el impulso.
• Una esterilla de contacto (o alfombra de salto) mide principalmente el tiempo de vuelo durante un salto, lo que se utiliza para estimar la altura del salto basándose en principios cinemáticos. No mide directamente la fuerza.

2. Acelerometría y Sensores Inerciales en el Deporte

54. Relación entre acelerometría y velocidad en movimientos dinámicos (ej. saltos)

En el contexto de movimientos dinámicos como los saltos, la acelerometría es crucial para entender la relación entre velocidad, tiempo de vuelo e impacto:

• A mayor velocidad de despegue, generalmente se logra un mayor tiempo de vuelo.
• Un mayor tiempo de vuelo, especialmente en la fase de aterrizaje, puede implicar un mayor impacto al contactar con el suelo, lo cual es medible mediante acelerómetros.

55. Localización de mayor impacto en dispositivos corporales

Si se colocan dispositivos de medición de impacto (acelerómetros) en diferentes partes del cuerpo, como el tobillo y la espalda, el mayor impacto se registrará en las zonas más próximas al punto de contacto o a la fuente del impacto. Por ejemplo, en un aterrizaje, el tobillo registrará un impacto más directo y potencialmente mayor que la espalda, debido a la atenuación de las fuerzas a través del cuerpo.

56. Unidad de medida y definición de la frecuencia en sistemas inerciales

La frecuencia en los sistemas inerciales se mide en Hercios (Hz).

La frecuencia de muestreo (o tasa de muestreo) se define como el número de veces por segundo que un sensor toma una lectura o "recoge datos".

Es fundamental que la frecuencia de muestreo sea suficientemente alta para capturar con precisión los detalles de un movimiento. Por ejemplo, para analizar un salto, una frecuencia de 10 Hz (10 recogidas de datos por segundo) sería insuficiente, ya que se perderían muchos puntos de datos críticos durante las fases rápidas del movimiento. Se necesitan muchos puntos para obtener una representación fiel y un análisis preciso del evento.

57. Frecuencia de muestreo en un partido de fútbol

Grabar datos a 1000 Hz (mil Hercios) en un partido de fútbol es, en la mayoría de los casos, excesivo e innecesario. Si bien una alta frecuencia es crucial para movimientos muy rápidos y específicos (como un impacto o un salto individual), para el seguimiento general de un partido, una frecuencia tan elevada generaría una cantidad masiva de datos redundantes, dificultando el procesamiento y el almacenamiento sin aportar una mejora significativa en la información relevante para el rendimiento global del juego.

3. Medición de la Velocidad y Altura de Salto

58. Frecuencia en sistemas de grabación de vídeo

En los sistemas de grabación de vídeo, la frecuencia se denomina Fotogramas por Segundo (FPS).

Para el análisis de movimientos rápidos, como un salto, cuantos más FPS tenga la grabación, mejor será la resolución temporal y la precisión del análisis. Una mayor cantidad de fotogramas permite identificar con mayor exactitud los momentos clave del movimiento (despegue, punto más alto, aterrizaje).

59. Metodología para medir la altura de salto en un CMJ con un teléfono

La metodología para medir la altura de salto en un Countermovement Jump (CMJ) utilizando un teléfono móvil se basa en el tiempo de vuelo y la grabación de vídeo:

1. Se graba el salto del atleta con la cámara del teléfono a una alta tasa de FPS (si es posible).
2. Se identifica el fotograma exacto de despegue (cuando los pies pierden contacto con el suelo) y el fotograma exacto de aterrizaje (cuando los pies vuelven a contactar).
3. Se resta el número del fotograma inicial (despegue) al número del fotograma final (aterrizaje) para obtener la duración del tiempo de vuelo en fotogramas.
4. Conociendo los FPS de la grabación, se calcula el tiempo de vuelo (T) en segundos mediante una regla de tres simple (ej., (número de fotogramas de vuelo / FPS) = T).
5. Finalmente, se aplica la fórmula cinemática para calcular la altura de salto (h): h = (1/8) * g * T², donde 'g' es la aceleración de la gravedad (aproximadamente 9.81 m/s²).

60. Herramientas o software para calcular la altura de salto

Una herramienta de software ampliamente utilizada para el análisis de vídeo y el cálculo de la altura de salto, entre otras variables biomecánicas, es Kinovea.

4. Tipos de Aceleración y Sincronización de Datos

61. Tipos de aceleraciones

Existen varios tipos de aceleraciones relevantes en el estudio del movimiento:

• Aceleración lineal: Cambio en la velocidad de un objeto en línea recta.
• Aceleración angular: Cambio en la velocidad de rotación de un objeto.
• Aceleración centrípeta: Aceleración dirigida hacia el centro de una trayectoria circular, necesaria para mantener el movimiento curvo.
• Aceleración centrífuga: Fuerza aparente que experimenta un objeto que se aleja del centro de una trayectoria circular (es una fuerza inercial, no una aceleración real en el sentido newtoniano).
• Aceleración de impacto: Aceleración súbita y de gran magnitud que ocurre durante una colisión o contacto brusco.

62. Detección de la entrada del brazo en natación con un sensor en la espalda

Si se coloca un sensor inercial (como un acelerómetro o giróscopo) en la espalda de un nadador, la entrada de cada brazo en el agua (o el inicio de la fase de propulsión) puede detectarse analizando los cambios en la velocidad angular o la aceleración angular del tronco. Específicamente, el momento en que la velocidad angular en el eje de rotación del tronco pasa por cero (o cambia de signo) puede indicar el punto de máxima rotación del tronco hacia un lado, lo que a menudo coincide con la entrada del brazo opuesto en el agua o el inicio de su fase de tracción.

63. Sincronización de sistemas GPS en un equipo de fútbol

Los sistemas GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y GNSS (Sistemas Globales de Navegación por Satélite) en los dispositivos que llevan los jugadores de un equipo de fútbol se sincronizan mediante las señales de tiempo precisas emitidas por los satélites. Estos satélites llevan a bordo relojes atómicos de alta precisión, que proporcionan una referencia temporal universal. Cada dispositivo GPS/GNSS recibe estas señales y ajusta su reloj interno, permitiendo una sincronización muy precisa entre todos los dispositivos que operan bajo el mismo sistema satelital.

5. Medición de la Velocidad con Diferentes Tecnologías

64. Información proporcionada por fotocélulas

El tiempo registrado entre dos fotocélulas consecutivas permite calcular la velocidad media del atleta en el segmento de distancia entre ambas. Se obtiene dividiendo la distancia conocida entre las fotocélulas por el tiempo transcurrido.

65. Información proporcionada por un radar

Un radar (como los utilizados para medir la velocidad de un balón o un atleta) proporciona la velocidad instantánea del objeto en el momento de la medición. Utiliza el efecto Doppler para determinar la velocidad en tiempo real.

66. Información proporcionada por sistemas GPS y GNSS

Un sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) o GNSS (Sistemas Globales de Navegación por Satélite) proporciona una amplia gama de datos, incluyendo:

• Posición: Coordenadas geográficas (latitud, longitud, altitud) en un momento determinado.
• Velocidad: La velocidad del objeto en un tiempo determinado, calculada a partir de los cambios de posición a lo largo del tiempo.
• Tiempo: Una referencia temporal muy precisa.

Estos sistemas son fundamentales para el seguimiento del rendimiento en deportes al aire libre, permitiendo analizar la distancia recorrida, la velocidad máxima, la aceleración y la distribución de la carga de trabajo.