“comparación biomecánica del paso de preparación del salto...

MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO

Tema A3a Mecánica Teórica: Biomecánica Deportiva.

“Comparación biomecánica del paso de preparación del salto de longitud y del paso en la máxima velocidad durante la carrera de 100 m” Morales L.*a, Piña R., Jacobo V.H. a, Ortiz A. a

a Unidad de Investigación y Asistencia Técnica en Materiales. Facultad de Ingeniería, UNAM. Laboratorios de Ingeniería Mecánica “Ing. Alberto Camacho Sánchez”. Circuito interior, Anexo de Ingeniería, Ciudad Universitaria, 04510 México D.F.

* [email protected]

R E S U M E N

En el trabajo se presenta el procedimiento para calcular las variables biomecánicas de un paso durante la ejecución del

salto de longitud en su fase de aproximación y las cuantificadas en la fase de máxima velocidad de la carrera de 100 m, el

estudio se realizó sobre un atleta que compite en ambas pruebas. Se implementó la técnica experimental “fotogrametría

secuencial” utilizando dos cámaras de alta velocidad, las foto-coordenadas de las articulaciones se obtuvieron de las

imágenes capturadas utilizando un software libre y el procesamiento de los datos se realizó programando código en

Wolfram Mathematica®. Al presentar el perfil del gesto deportivo del atleta en ambas pruebas, permite contrastar la

configuración anatómica de las extremidades superiores e inferiores al instante de lograr la máxima velocidad durante la

carrera para ambas competencias e identificar los movimientos que favorecen el desarrollo de la prueba, así como la

repetitividad del gesto motor del atleta.

Palabras Clave: Biomecánica, Atletismo, Carrera de Velocidad, Salto de Longitud, Parametrizar.

A B S T R A C T

The paper presents the procedure to calculate the biomechanical variables of a step during the execution of the long jump in

its approach phase and the quantified ones in the phase of maximum speed of the 100 m race, the study was carried out on

an athlete that competes in both tests. The experimental technique "sequential photogrammetry" was implemented using

two high-speed cameras, the photo-coordinates of the joints were obtained from the images captured using free software

and the data processing was done by programming code in Wolfram Mathematica®. By presenting the profile of the athletic

gesture of the athlete in both tests, it allows to contrast the anatomical configuration of the upper and lower limbs to instantly

achieve maximum speed during the race to both competencies and identify the movements that favor the development of

the test, as well as the repetitiveness of the motor gesture of the athlete.

Keywords: Biomechanics, Athletics, Speed race, Long jump, Parameterize.

ISSN 2448-5551 MT 64 Derechos Reservados © 2018, SOMIM


1. Introducción

Lo que en la actualidad se conoce como atletismo agrupa

varias disciplinas del deporte: carreras, saltos, lanzamientos,

pruebas combinadas y marcha. Se considera como una de las

actividades físicas más practicadas y con mayor historia. La

mayoría de los historiadores coincide que Grecia e Irlanda

fueron los primeros lugares en organizar competencias

oficiales. La Odisea escrita por el poeta griego, Homero,

describe la afición por los ejercicios corporales y la

competencia atlética de los griegos: "Ea, padre huésped, ven

tú también a probar la mano en los juegos, si aprendiste

alguno; y debes de conocerlos, que no hay gloria más ilustre

para el varón en esta vida, que la de campear por las obras

de sus pies o de sus manos…" [1].

El atletismo tiene su auge en Inglaterra, celebrando la

primera competición atlética universitaria entre las

universidades de Oxford y Cambridge (1864) y la primera

asamblea nacional de atletismo en Londres (1866). En 1896

se constituye el Comité Olímpico Internacional que fija en

Atenas la sede de los primeros J.O. de la era moderna. Más

tarde los juegos se celebran en periodos de cuatro años en

varios países, excepto durante la primera y segunda guerra

mundial. En 1912 se fundó la Federación Internacional de

Atletismo Amateur, sin embargo, en la actualidad se conoce

por sus siglas en inglés: International Association of

Athletics Federation (IAAF), con sede central en Londres y

dieciséis países fundadores.

La IAAF es el organismo rector de las competencias de

atletismo a escala internacional, estableciendo las reglas y

dando oficialidad a los records obtenidos por los atletas. En

1977 reconoce solo los “records electrónicos”, ya que el

registro manual del tiempo proporcionaba errores humanos

que generaban grandes polémicas para elegir un ganador o

establecer un record. A nuestros días el atletismo agrupa

varias disciplinas: carrera de 100 m, 200 m, 400 m, 800 m,

salto de longitud, triple, altura, lanzamientos de disco, bala

y jabalina, marchas y pruebas combinadas. Se realiza entre

individuos o grupos que compiten por superar a un

adversario(s) por medio de la velocidad, fuerza, resistencia

o la destreza.

La práctica del deporte al nivel de competencia requiere

no únicamente del dominio que el atleta logra sobre su

cuerpo en forma segura y controlada. En la actualidad para

alcanzar un nivel de alto rendimiento se requiere incluir la

aplicación de áreas del conocimiento como la ciencia del

deporte, nutrición, psicología y biomecánica.

La biomecánica requiere de utilizar técnicas

experimentales para lograr adquirir datos de la cinética o

dinámica y con ello generar información que pueda ser

modelada matemáticamente. La información cuantitativa a

partir de las imágenes del atleta en forma secuencial es

ampliamente utilizada, se obtiene con el uso de cámaras de

video de alta velocidad permitiendo generar un conjunto de

imágenes que registran en forma puntual la técnica deportiva

ejecutada, información que difícilmente pudo ser adquirida

por el uso exclusivo del sentido de visión humana.

El análisis biomecánico de un atleta permite evaluar

objetivamente el gesto motor, identificar las virtudes y

errores de la ejecución técnica que está desarrollado durante

el movimiento en forma precisa y objetiva.

A medida que la tecnología avanza, la competitividad

deportiva se ha vuelto más intensa; ahora la relación entre el

entrenador y su alumno se complementa con un conjunto de

profesionales que estudian el movimiento de los atletas

mediante la aplicación de las leyes fundamentales de la

física, lo que deriva en el incremento del desempeño del

atleta a través de la observación, la medición y el análisis de

los parámetros biomecánicos: variables cinemáticas,

dinámicas, energéticas o el conjunto de estas.

La implementación de la fotogrametría secuencial como

herramienta de registro de la biomecánica permite

identificar la configuración corporal en cada instante del

movimiento de interés. Al ser una técnica de adquisición de

datos no invasiva permite registrar el comportamiento de los

movimientos de cada segmento corporal sin intervenir o

modificar el gesto deportivo.

En este trabajo se plantea como objetivo generar un

conjunto de variables biomecánicas del gesto deportivo de

un deportista (17 años de edad, 1.79 m y 765 N), el cual

pertenece al equipo representativo de la Universidad

Nacional Autónoma de México (UNAM) y participa con

regularidad en las pruebas de atletismo de salto de longitud,

carrera de velocidad en 100 m y 60 m planos. Actualmente

está clasificado como deportista de alto rendimiento al nivel

de competencia universitaria.

Con la finalidad de documentar al lector sobre las

disciplinas estudiadas en el presente trabajo, se realiza una

reseña de la evolución de las marcas registradas y en forma

posterior, se describen las etapas de desarrollo de la carrera

de 100 m y las correspondientes del salto de longitud [2].

1.1 Salto de longitud

El salto de longitud es una disciplina que menos cambios ha

tenido. Algunos referentes históricos ubican como primer

practicante reconocido de salto de longitud al británico

Adam Wilson (1827), con un salto de longitud de 5.41m. En

Newcastleton, Robert Douglas (1839) pasa de los 6 m y

establece una distancia de 6.20 m. Más tarde, el

estadounidense Ellery Clark en los primeros J.O. de Atenas

(1896), asedió al máximo pódium con un salto de 6.35 m.

Sin embargo, en la categoría amateur, el irlandés John Lane

(1874) ya había superado con un salto de 7.05 m.

Las mejores marcas eran establecidas por europeos con

una técnica de salto caracterizada por un fuerte impulso de

batida, alcanzando el punto más alto de la parábola que

describe el movimiento natural del salto.

En 1900 surge un fenómeno deportivo durante los J.O. de

Paris. Alvin C. Kraenzlein, atleta estadounidense, hizo un



salto de longitud de 7.18 m. Hasta el momento, es el único

que ha conseguido cuatro medallas de oro en competencias

individuales de atletismo.

En el periodo de 1904 a 1936 la mayoría de los atletas

que constantemente superaban las marcas olímpicas

establecidas fueron estadounidenses (Ver Tabla 1). A partir

de 1925 se comienza a apreciar una técnica similar a la que

utilizan los saltadores profesionales actuales.

Tabla 1 – Atletas ganadores de los J.O. comprendidos en el periodo de

1904-1936. Nombre País Juegos Olímpicos Distancia

(m)

Meyer Prinstein Estados Unidos San Luis 1904 7.34

Frank Irons Estados Unidos Londres 1908 7.48

Albert Gutterson Estados Unidos Estocolmo 1912 7.60

William Petersson Suecia Amberes 1920 7.15

William De Hart Estados Unidos Paris 1924 7.44

Edward Barton H. Estados Unidos Ámsterdam 1928 7.73

Edward Lansing Estados Unidos Los Ángeles 1932 7.64

Los J.O. de 1968 son recordados por el salto de longitud

del estadounidense Bob Beamon con una distancia de 8.90

m. Beamon mejoró 0.57 m de su última plusmarca que era

de 8.33 m, rompiendo el crecimiento promedio de .08 m de

records anteriores. Se considera que, en otras condiciones

atmosféricas, el salto de Beamon habría oscilado entre 8.50-

8.60 m.

El único atleta que ha sido capaz de mejorar la marca de

Beamon con una diferencia de cinco centímetros (8.95 m),

es su compatriota Mike Powell, en el tercer campeonato

mundial de atletismo, Tokio (1991). Hasta el momento,

ningún atleta ha sobrepasado esta marca.

1.2 Carrera de 100 metros.

La carrera de 100 m representa un instante de tiempo tan

corto que llena de adrenalina a los espectadores y lleva al

máximo de sus capacidades físicas a los atletas. Es la

competencia que ha generado mayor número de

competidores en establecer marcas oficiales. Las primeras

marcas establecidas se concibieron en Cambridge (1855).

Thomas Bury fue el primer corredor en conseguir un tiempo

de 10 s, eventualmente más atletas lograron igualar su

marca, todos ellos británicos.

Jhon R Owen fue un estadounidense que impuso una

marca de 9, 35 s y rompe la hegemonía británica. Hay que

destacar que en este momento no hay normas que tomen en

cuenta las condiciones atmosféricas del tiempo y se

cronometraba por quintos. El sistema para verificar la

velocidad del viento, se implantaría en Londres en 1886.

Durante la Olimpiada de Atenas (1896), Tom Burke gana

medalla de oro con un tiempo de carrera de12 s; con una

posición de salida baja, es decir, con manos y pies bien

posicionados en el suelo.

Hasta que la IAAF reconoce oficialmente las marcas de

tiempo, el americano Ralph Cook gana medalla de oro en los

J.O. de Estocolmo (1912) con un tiempo de 10.8 s. Años más

tarde, Charles Paddock consigue una marca mundial de 10.4

s. Hasta este momento todos los atletas que han logrado

marcas mundiales reconocidas son de raza blanca.

En los J.O. de Los Ángeles (1932) “Eddie” Tolán

consiguió medalla de oro en 100 m (10.3 s) y 200 m (21.2

s), convirtiéndose en el primer campeón olímpico de raza

negra e imponiendo una nueva plusmarca en los 200 m.

Tolán marca la época en la que comenzarán a dominar los

atletas de color las carreras de velocidad. Se presentan las

Tabla 2 y 3 en donde se puede identificar la evolución de

este deporte y la aseveración realizada, y en la Tabla 4 se

identifican las marcas contemporáneas.

Tabla 2 – Atletas blancos ganadores de la carrera de 100 m de los J.O.

comprendidos en el periodo de 1952-1972. Nombre País Juegos Tiempo

Olímpicos (s)

Lindy Remigino Estados Unidos Helsinki 1952 10.4

Bobby Morrow Estados Unidos Melbourne 1956 10.5

Armín Hary Germania Rome 1960 10.2

Valery Borzov Unión Soviética Múnich 1972 10.14

Tabla 3 – A partir de 1984 las competencias de carrera de velocidad

son dominadas por gente de color. Nombre País Juegos Tiempo

Olímpicos (s)

Carl Lewis Estados Unidos Los Ángeles 1984 9.99

Carl Lewis Estados Unidos Seúl 1988 9.92

Linford Christie Gran Bretaña Barcelona 1992 9.96

Donovan Bailey Canadá Atlanta 1996 9.84

Tabla 4 – Atletas que dominan la carrera de 100 m. Nombre País Juegos Tiempo

Olímpicos (s)

Maurice Green Estados Unidos Sídney 2000 9.87

Justin Gatlin Estados Unidos Atenas 2004 9.85

Usain Bolt Jamaica Beijín 2008 9.69

Usain Bolt Jamaica London 2012 9.63



1.3 Técnica de movimiento de las disciplinas atléticas

estudiadas [3-6].

(a) El salto de longitud consiste en recorrer la máxima

distancia posible en el plano horizontal mediante

un salto que se da después de la carrera. La carrera

de velocidad de 100 m se enfoca en recorrer la

distancia establecida en el menor tiempo posible.

En ambas disciplinas el atleta debe desarrollar la

máxima velocidad lineal posible, pero tienen

diferentes posiciones de salida, para el saltador es

una salida en alto para el corredor una salida en

bajo (Ver figura 1).

La técnica del salto de longitud consta de las siguientes

fases:

Fase de carrera de aproximación. El atleta desarrolla la

mayor cantidad de energía posible a través de una carrera de

máxima velocidad. La distancia mínima para preparar la

carrera de aproximación es de 40 m.

o Subfase de acción. La carrera inicia con zancadas

cortas y relajadas que progresivamente se

convertirá en zancadas largas.

o Subfase de aceleración. Realiza zancadas largas y

un movimiento fuerte de braceo. Se busca la

máxima aceleración posible.

o Subfase de últimas zancadas. Está compuesta por

penúltima y última zancada antes de dar el salto. La

penúltima zancada es ligeramente más larga que la

última.

Fase de batida. Transforma la energía de la carrera de

velocidad mediante un impulso en un salto hacia delante –

arriba. La trayectoria lineal del centro de gravedad (cdg) se

transforma a una parábola. Empieza con el contacto del pie

(arco longitudinal externo) de batida sobre la tabla de

despegue y termina cuando el dedo mayor de este pie la

abandona.

o Subfase de amortiguación. La pierna de batida toca

la tabla de batida con el metatarso del pie y la

rodilla va casi extendida. El tronco queda retrasado

respecto a la prolongación del eje longitudinal de

la pierna de batida. La mirada al frente y la cabeza

erguida. La pierna libre y los brazos actúan

coordinando la acción.

o Subfase de apoyo. El cdg coincide en la vertical

con la pierna de batida, como consecuencia y

preparando la acción posterior, se acerque a la

pista. Los brazos y la pierna libre se aproximan al

eje longitudinal del cuerpo.

o Subfase de impulso. Inicia cuando el cdg sobrepasa

la vertical del punto de apoyo sobre la tabla de

batida. Hay una máxima extensión de la pierna de

batida (extensión explosiva en las articulaciones:

cadera, rodilla y tobillo) mientras la pierna libre

con un movimiento rápido sube, flexionada por la

rodilla a la altura de la cadera. Los brazos se

separan ligeramente del tronco y deben producir

movimientos que bloqueen la elevación de los

hombros. El trono debe permanecer vertical para

favorecer el equilibrio del vuelo.

Fase de vuelo. El saltador se proyecta sobre el plano

horizontal producto de la carrera y el impulso.

o Despegue. Es como una continuación aérea de la

fase de impulso de la batida. Mantiene esta

posición por un corto periodo de tiempo que le

asegura efectuar la fase anterior.

o Suspensión. El atleta se prepara para realizar una

serie de gestos entre sus brazos y piernas para

conseguir un equilibrio que le proporcione la

máxima altura sobre el suelo. Hay 3 técnicas:

– Técnica natural. Es la más simple y es ejecutada

por principiantes en saltos de poca longitud.

– Técnica de extensión. Al término del despegue,

la pierna libre se relaja y se recorre hacia atrás para

colocarse a la misma altura que la de batida. La

posición de los brazos va por detrás del tronco, ya

sea que estos estén arriba o a los lados, deben

proporcionar una flexión dorsal del tronco.

Posteriormente se produce una acción global en

sentido inverso para prepararse para la caída.

– Técnica de tijeras o paso. El saltador parece

continuar la carrera en el aire. En función del

número de pasos que realice, se puede definir

como: “salto de 2 y medio” o “salto de 3 y medio”.

El salto medio se produce cuando el atleta recoge

la pierna libre y muy flexionada, la lleva hacia

adelante, semiextendiendola hacia la horizontal y

aproximadamente a la misma altura que la pierna

de batida, que después de completar el segundo o

tercer paso se ha extendido y colocado

horizontalmente. El atleta debe mover sus brazos

con movimientos rotacionales sobre el eje de las

articulaciones del hombro para dar equilibrio al

movimiento de las piernas. La secuencia de

lospasos finaliza con una flexión de tronco adelante

sin que bajen las piernas.

o Adaptación. Después de la proyección de salto

parabólico que experimenta el atleta, este acopla su

cuerpo para lograr un aterrizaje efectivo,

flexionando más su tronco hacia delante, y sus

brazos los lleva extendidos hacia sus piernas.

Fase de caída. El atleta cae sobre la arena con los talones

por delante y piernas extendidas. Inmediatamente al

contacto se flexionan las rodillas para mantener el paso de

las caderas hacia adelante, recuperando el equilibrio.



Figura 1. Fases del salto de longitud. Técnica de extensión. Fuente: El

informador.

(b) La técnica de una carrera de velocidad de 100 m

consta de las siguientes fases (Ver figura 2): [6-7].

Fase de arranque. El objetivo es romper el estado de

equilibrio estático y a través de un impulso pasar al estado

dinámico en el menor tiempo posible.

o A sus puestos. El cuerpo del corredor mantiene una

posición estática. Tiene ambos pies sobre los tacos

de salida. Las manos están separadas a la distancia

de los hombros y los dedos apoyados firmemente

sobre la pista. Los hombros deben estar

proyectados sobre la línea de salida y los brazos

deben estar extendidos y perpendiculares a la

cadera. El tronco está alineado con la cadera y la

cadera ligeramente desviada hacia atrás. Una

pierna debe estar adelantada y con la rodilla libre

de contacto con el suelo, la otra pierna debe estar

retrasada y con la rodilla recargada sobre el suelo.

o Listos. Las caderas suben por la extensión de la

pierna retrasada desplazando el cdg hacia arriba y

adelante. Los pies hacen una fuerte presión sobre

los tacos de salida. La línea de los hombros supera

ligeramente la línea de salida dejando caer la mayor

parte de su peso corporal sobre los brazos, creando

un desequilibrio que ayuda a romper la inercia a la

salida y conseguir mayor velocidad horizontal.

o Disparo. Las piernas comienzan a presionar los

tacos de salida con una fuerza máxima, primero la

pierna retrasada y después la adelantada. Hay una

extensión enérgica de la pierna retrasada mientras

que la rodilla de la pierna adelantada comienza a

avanzar. El brazo correspondiente a la pierna

adelantada se dirige adelante mientras el otro lo

hace en sentido contrario formando ángulos de 90°.

Fase de aceleración. Su premisa es alcanzar la velocidad

máxima lo antes posible mediante el incremento de la

longitud de la zancada y la frecuencia de la misma. Los

primeros pasos después de la salida dependen del despegue

del cuerpo a un ángulo lo más agudo posible con la pista, así

como de la fuerza y rapidez de los movimientos del corredor.

El primer paso empieza con el pie adelantado sobre el

metatarso completamente y termina con una completa

extensión de la pierna retrasada y de la elevación paralela

del muslo de la pierna adelantada. El muslo se eleva

formando un ángulo recto con relación a la pierna retrasada.

Se debe evitar elevar de más el muslo ya que aumenta la

posición del cuerpo hacia arriba y dificulta el

desplazamiento hacia adelante. El cuerpo se endereza hasta

alcanzar una posición vertical. La etapa de aceleración dura

entre 20-25 m y finaliza con la suspensión del crecimiento

explosivo de velocidad. Los brazos se mueven con mucha

energía.

Fase de máxima velocidad. Al estabilizar la zancada, se

llega a la velocidad máxima y cesa la aceleración, el tronco

está ligeramente flexionado hacia adelante (72-80°). En esta

etapa se distinguen 4 subfases [3,7-9]:

o Subfase de amortiguamiento. El corredor toma

contacto con el suelo con el pie (concretamente con

la zona del metatarso). A medida que el centro de

gravedad se desplaza hacia delante, el pie va

rodando hacia el interior, al mismo tiempo que el

talón se va aproximando al suelo, aproximación

que varía de forma inversa a la velocidad de

desplazamiento.

o Subfase de apoyo. Es el tiempo durante el cual la

perpendicular trazada desde el centro de gravedad

coincide con la base de sustentación (formada por

los pies) del corredor. La pierna correspondiente

está flexionada en sus tres articulaciones, y el pie

se encuentra en contacto con el suelo con todo el

metatarso.

o Subfase de impulso. Una vez que el centro de

gravedad sobrepasa la perpendicular trazada desde

su punto de apoyo, se produce una extensión por

parte de las articulaciones (cadera, rodilla, tobillo)

finalizando al abandonar la punta del pie el suelo.

Esta acción desplaza la masa del corredor adelante

y arriba.

o Subfase de suspensión. Finalizado el impulso el pie

pierde el contacto con el suelo, y la pierna inicia,

primero por inercia y luego voluntariamente, una

acción de recogida.

La armonía entre la amplitud y longitud de zancada es

transcendental, así como relevante conservase durante la

carrera. Se recomienda que las manos deben estar semi-

cerradas o con los dedos extendidos. La velocidad máxima

se alcanza aproximadamente entre los 50 y 60 m y tiene una

duración de 15 a 20 m aproximadamente.

Fase de desaceleración. Se caracteriza por la disminución

de la zancada (producto de una fatiga neuromuscular),

aunque la longitud de la zancada se mantiene. El cuerpo

comienza a inclinarse en los últimos 20 a 30 m.

Cierre. La carrera termina en el instante cuando alguna

parte del tronco del corredor pasa a través de la línea de

meta. El corredor debe realizar una brusca inclinación con

el pecho hacia delante tirando los brazos hacia atrás en los

últimos metros de la carrera.



Figura 2. Fases de la carrera de 100 m. Salida y aceleración. Fuente:

Hay 1993

2.Desarrollo

2.1. Materiales

En la búsqueda de implementar un sistema de medición que

ayude atletas y sus entrenadores a obtener datos

cuantitativos de su desempeño físico, sin que esto afecte al

rendimiento de su gesto motor, se recurre a la aplicación de

la técnica de fotogrametría secuencial, principalmente,

porque permite hacer un estudio al sujeto de prueba mínimo

invasivo mientras realiza su movimiento. Evitando el uso de

sensores sobre su cuerpo, los cuales podrían impedir un

movimiento natural de locomoción.

A diferencia del ojo humano, el lente y la cámara de video

pueden captar mayor información visual en un instante de

tiempo y almacenar esa información en un disco duro.

Los instrumentos que utilizamos para la recolección de

datos son los siguientes:

Una Cámara de video de alta velocidad Phantom® Miro®

M110 (fps) y lente (Nikon® AF Nikkor 1:2 D / 35 mm).

Una Cámara de video de alta velocidad SVSi StreamView-

LR™ (fps) y lente (Fujinon® 1:1.4 / 9mm).

Trípode para cada cámara y laptop. Kinovea © 0.8.25.

Software AMETEC® PCC Phantom® para procesamiento

de video y digitalización de imágenes a fotogramas.

Wolfram Methematica ® 9

Laptop Asus® Rog GI551jw-ds71 con sistema operativo

Microsoft® Windows® 8, procesador Core™ i7 y tarjeta de

video Nvidia® Gtx960m.

Ropa deportiva obscura.

Un par de guantes de color negro.

Medias para cubrir los colores fluorescentes del par de tenis.

Marcadores reflectivos de varios tamaños.

Lona negra que se usa como fondo. Bandas de neopreno.

Flexómetro en m (Sensibilidad en cm).

Cinta métrica en cm (Sensibilidad de 1 mm).

La técnica utilizada se enfoca en generar los datos para

realizar un análisis cinemático que permita evaluar variables

como: desplazamientos, velocidades y aceleraciones.

Las esferas de unicel se colocaron estratégicamente en las

articulaciones del sujeto de prueba para posteriormente

hacer más fácil la determinación de la posición de los

marcadores a través de una secuencia de imágenes.

El software AMETEC® permite evaluar parámetros

cinemáticos a partir del reconocimiento de patrones sobre el

cuerpo del atleta capturados con la cámara de video

Phantom®.

Con el software Kinovea © 0.8.25 se realiza la

adquisición de las fotocoordenadas de los marcadores

ubicados en las articulaciones de interés, procedimiento que

se realiza mediante la inspección de una serie de imágenes

que contienen el ciclo de interés, las imágenes se extraen de

un video en formato *.AVI. En las figuras 3 y 4 se presenta

en forma esquemática la posición de las cámaras de video,

así como los elementos de control del escenario de prueba.

Figura 3. Identificación de la configuración de los equipos de

captura en la carrera de 100 m. Fuente consultada: Elaboración

propia.

Figura 4. Identificación de la configuración de los equipos de

captura durante el salto de longitud. Fuente consultada: Elaboración

propia. Se usaron cinco marcadores reflectivos para la

calibración de la longitud del plano horizontal en que se desplaza el atleta, también estos marcadores se utilizan para

tener valores de longitud y utilizarlos en el cálculo de la correlación entre la escala real y la escala gráfica.



2.2 Implementación del protocolo.

Las pruebas se realizan en el recinto deportivo de la pista de

atletismo de la UNAM, en el área de salto de longitud. Se

posicionaron las cámaras buscando capturar un plano medial

del atleta y cuidando observar el menor número de objetos

que puedan representar ruido digital para el análisis. El

periodo en que se tomaron las pruebas de salto de longitud

fue durante la etapa de preparación de las Universiadas

Nacionales de 2017. El entrenador manifestó que el atleta se

encontraba en óptimas condiciones físicas, previo a

participar en la toma de muestra. Las pruebas fueron

supervisadas por el propio entrenador.

Para realizar la filmación del video de alta velocidad e

implementar la técnica de la fotogrametría secuencial se

cuidó que la colocación de los marcadores reflectivos no

representaran un obstáculo para el desarrollo del

movimiento del atleta. Previamente el atleta realizó una

sesión de calentamiento y entrenamiento del movimiento

ejecutado en una competencia.

Se hace una preparación previa del espacio en el cual se

va a desplazar el atleta:

o Supervisión del ángulo de visión permitiera la

observación del desarrollo la etapa de interés, ver

figuras 3 y 4.

o Los marcadores se observaron a lo largo del camino

por donde se desplaza el deportista, Tabla 5.

o identificación las marcas de referencia de la pista de

prueba.

o Para el salto de longitud, el atleta efectuó ensayos

para identificar la subfase de ultimas zancadas que se

presenta previo al salto.

o Para la carrera de velocidad, el atleta hace algunas

pruebas para sincronizar su máximo esfuerzo con la

longitud de carrera que se ha establecido estudiar. Es

necesario aclarar que se evalúa a partir del tramo de

40 y hasta 60 m, carrera que se efectúa en una

posición del cuerpo erguida.

o Se colocaron 22 marcadores sobre el cuerpo del

sujeto de prueba [9] (ver figura 5 y Tabla 6).

o Se realizó una calibración de los parámetros de

captura de video: contraste, enfoque, color,

resolución, brillo y velocidad de 200 y 400 fps.

Tabla 5 – Especificaciones de las distancias entre marcadores del plano

horizontal. Orden de izquierda a derecha, a partir del punto de batida.

Número Distancia (m)

1 1.89

2 1.43

3 2.83

4 2.24

5 2.10

Figura 5. Distribución de marcadores articulares en el cuerpo del

atleta. Fuente: Modificación del modelo anatómico de Hernández

1994.

Tabla 6 – Ubicación y numero de los puntos articulares del sujeto

de prueba.

Vértices Descripción de la ubicación del marcador Número de

marcadores

1 Punta del pie 2

2 Eje del tobillo 2

3 Eje de la rodilla 2

4 Eje medio del muslo 2

5 Eje de la cadera 3

6 Eje medio de la mano 2

7 Eje de la muñeca 2

8 Eje del codo 2

9 Eje del hombro 2

10 Eje de la clavícula 2

11 Cabeza 1

Total 22

Se realiza la filmación de varios eventos para ambas

disciplinas y como etapa posterior se procesa la información

gráfica, utilizando el software Kinovea © 0.8.25., que hace

uso del contraste que proporcionan los marcadores en cada

imagen. Es importante definir el sistema de referencia

cartesiano a partir de los marcadores que se colocaron a lo

largo de la pista donde el atleta prepara su carrera de

velocidad y con las herramientas del software se obtienen

las foto coordenadas, las cuales serán utilizadas para

identificar variables cinemáticas lineales y angulares.

Al obtener la foto coordenadas de los puntos articulares

y ser registradas en forma ordenada se procede a generar un



archivo en formato .txt o .xml los de datos. Al tener esta

información en formato digital se procede a ser importada

con el Software Mathematica® en dónde se aplican

algoritmos propietarios para evaluar parámetros

biomecánicos.

3.Resultados

3.1. Salto de longitud En la figura 6 se presenta el promedio de tres ciclos, se

encuentra en sobre posición el comportamiento del ángulo de

miembros superiores e inferiores en forma parametrizada, el

inicio de ciclo quedo definió respecto al contacto del pie de

ataque y concluye con el contacto del mismo pie. El

comportamiento del ángulo representa el gesto del atleta en la

carrera de aproximación en la subface de ultimas zancadas.

Figura 6. Gesto motor del atleta durante la sub fase de ultimas

zancadas. MS: Miembros Superiores y MI: Miembros Inferiores.

Fuente consultada: Elaboración propia.

La consistencia y repetitividad de los movimientos

durante el desarrollo de una actividad deportiva de competencia, representan un indicio del grado de memoria muscular desarrollado por el atleta, sin embargo, esta característica también debe ser evaluada en conjunto de otras variables biomecánicas espacio - temporales, es por esta razón que se presenta en la tabla 7 dos de ellas y en la figura 7a y 7b se grafica el comportamiento de la rapidez angular de ambas extremidades en forma parametrizada y con las cuales es posible evaluar la evolución en forma objetiva.

Figura 7. Resultados de la rapidez de las extremidades de ataque en

forma paramétrica vs %ciclo de la fase de carrera de aproximación en

la subfase de ultimas zancadas (a) MS: Miembro Superior (b) MI:

Miembro Inferior. Fuente consultada: Elaboración propia.

3.2. Carrera de 100 metros.

En la figura 8 se presenta el promedio de tres ciclos, se encuentra en sobre posición el comportamiento del ángulo de

miembros superiores e inferiores en forma parametrizada, el inicio de ciclo quedo definió respecto al contacto del pie de

ataque y concluye con el contacto del mismo pie. Los resultados que se presentan describen el comportamiento del ángulo de las

extremidades del atleta en la fase de máxima velocidad durante la carrera (50 a 60 m de la prueba).

Se presenta la tabla 8 en dónde quedan registradas otras variables útiles para el seguimiento de la evolución del atleta. En la figura 9a y 9b se grafica el comportamiento de la rapidez angular de ambas extremidades en forma parametrizada y con las cuales es posible evaluar la evolución en forma objetiva.

Tabla 7. Atleta 1 Promedio de velocidad y longitud de zancada.

Fuente consultada: Elaboración propia

Atleta 1 Zancada

Ciclos Longitud [m] Tiempo

[s]

Velocidad[m/s]

3 3.892 0.56 6.95



Figura 8. Gesto motor del atleta durante la fase de máxima velocidad

en forma paramétrica vs %ciclo. MS: Miembros Superiores y MI:

Miembros Inferiores. Fuente consultada: Elaboración propia.

Tabla 8. Atleta 1 Promedio de velocidad y longitud de zancada medido

durante la prueba. Fuente consultada: Elaboración propia

Atleta 1 Zancada

Ciclo Longitud [m] Tiempo [s] Velocidad [m/s]

1 4.834 0.462 10.463

Figura 9. Resultados de la rapidez de las extremidades de ataque en

forma paramétrica vs %ciclo de la fase de máxima velocidad en la

carrera de 100 m (a) MS: Miembro Superior (b) MI: Miembro Inferior.

Fuente consultada: Elaboración propia.

4. Conclusión

El seguimiento de la evolución de un atleta con el uso del

registro de parámetros biomecánicos permite generar un

historial objetivo del rendimiento físico del atleta y una

herramienta de análisis del desempeño deportivo del mismo.

Se logró cuantificar la técnica de los movimientos del atleta

en condiciones de pista y campo, se logró identificar el

patrón del movimiento del atleta y presentar los resultados

en forma parametrizada respecto al ciclo del evento (Ver

figura 6-9), además de identificar cada una de las fases de

cada disciplina. Estas figuras permiten ahora realizar las

comparaciones de comportamiento del cuerpo y



adicionalmente con ello evaluar el desempeño del atleta a

través del tiempo.

Al observar los valores de la extremidad superior en

ambas pruebas (ver figura 6 y 8), se puede identificar que la

diferencia de amplitud del ángulo de la extremidad inferior

es de 20°, resultando menor para el caso de la carrera de

velocidad, para el caso de la rapidez se aprecia un gesto

semejante en comportamiento e inclusive en la duración de

las etapas (Ver figura 7a y 9ª), sin embargo, el

comportamiento de la rapidez en la carrera de aproximación

tiene un comportamiento constante.

Con base en los resultados obtenidos (ver figura 7 y 9)

para el caso de la extremidad inferior, se aprecia que el gesto

locomotor y magnitud de la rapidez angular es semejante

para ambas disciplinas no así la magnitud, resultado

mayores valores para el caso del salto de longitud. Resulta

muy interesante apreciar que las fases se cumplen

prácticamente en la misma etapa del ciclo 20 a 40 % ciclo

para ambas pruebas.

La información biomecánica que se presenta en

combinación de la experiencia del entrenador permiten al

analizar, identificar, estimular y modificar el gesto detectado

durante la ejecución de un movimiento y su evaluación

objetiva.

Agradecimientos

Se agradece el tiempo y la facilidad del entrenador Alberto

Valdez de la DGDU de la UNAM al atleta Rodrigo Guzmán,

a la DGAPA por su apoyo financiero mediante los proyectos

PE105618 y IA105115. También al Biólogo Germán

Álvarez Lozano por su colaboración desde el planteamiento

hasta la ejecución del proyecto.

REFERENCIAS

[1] La Odisea, Homero. Canto VIII “Odiseo es presentado a los feacios”, Libresa, pág. 150. Disponible en: https://goo.gl/u6WZ8H.

[2] Ito, A, Ichikawa, H., Saito, M., Sagawa, K., Ito, M. and Kobayashi, K. (1998). Relationship between sprint running movement and velocity at full speed phase during a 100 m race. Japan J. Phys. Educ. 43, 260-273. In Japanese.

[3] Educación y Atletismo. Disponible en: http://goo.gl/y8NxFk.

[4] Romero H. S., Espinoza M. A. (2006). Propuesta de modelo anatómico - técnico bidimensional de la prueba de 100 metros planos varonil. Instituto Politécnico Nacional (IPN). (pp. 38-48).

[5] Talavera A., Análisis biomecánico de la carrera de impulso y el despegue del salto de dos atletas universitarios, Trabajo de titulación para obtener grado de licenciatura en Educación Física, Universidad de los Andes, 2004, Mérida Venezuela.

[6] Hernández A. J. (1994). Características biomecánicas de los últimos tres pasos de la carrera de impulso y el despegue del salto largo de Miguel Padrón. Universidad de los Andes, Venezuela.

[7] Ito A., Fukuda K., Kijima K. (2007) Mid-phase sprinting movement of Tyson Gay and Asafata Powell in the 100m race during 2007 IAAF World Championships in Athetics. Osaka University of Health and Sport Sciences, Osaka, Japan, pp. 1-6.

[8] Wen-Lan Wu, et al., Biomechanical analysis of the standing long jump, Biomedical Engineering aplications, basic & communications, Vol. 15 No. 5 Octuber 2003. pág. 186-192.

[9] González F: A., Resumen del salto de longitud. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), Disponible en: http://goo.gl/b93I9p.


https://goo.gl/u6WZ8H

“comparación biomecánica del paso de preparación del salto...

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