mÁster profesional en alto rendimiento en deportes de equipo · en la mayoría de los deportes,...
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MÁSTER
PROFESIONAL
EN ALTO
RENDIMIENTO EN
DEPORTES DE
EQUIPO
MÁSTER PROFESIONAL EN ALTO RENDIMIENTO EN DEPORTES DE EQUIPO
http://www.mastercede.com
1
SEGUNDO CURSO
A2. ÁREA DE PLANIFICACIÓN y CONTROL DEL
ENTRENAMIENTO
MÓDULO
EVALUACIÓN EN LOS DEPORTES COLECTIVOS
MÁSTER PROFESIONAL EN ALTO RENDIMIENTO EN DEPORTES DE EQUIPO
http://www.mastercede.com
2
PROFESOR:
Josep Maria Padullés i Riu
Licenciado en Educación Física Ingeniero Industrial UPC Profesor INEF Barcelona
BARCELONA OCTUBRE 2004
INTRODUCCIÓN A LA EVALUACIÓN
El Diccionario de las ciencias de la educación define la evaluación como: "la
actividad sistemática y contínua, integrada en el proceso de entrenamiento, que
tiene por objetivo proporcionar la máxima información para mejorar este
proceso, reajustando sus objetivos, revisando críticamente planes y programas,
métodos y recursos, y facilitando la máxima ayuda y orientación a los alumnos".
Por consiguiente: la evaluacion es la medida de control de nuestra intervencion
como entrenadores.
La evaluación de los procesos que intervienen en el rendimiento en deportes
de equipo es tan complejos que implica el control de un gran número de
factores y variables. Hasta finales del siglo XX hablar de evaluación en el
mundo de la actividad física y del deporte era hablar de test relacionados con
la resistencia. El estudio la potencia aeróbica máxima ( VO2 máx.) de un
individuo, y la capacidad funcional de su sistema cardio-circulatorio (
cicloergómetro, cinta sin fin, Harvard step-test, Cooper test, etc. ). se ha
considerado hasta ahora como el único método para medir de las capacidades
de rendimiento del organismo del deportista
Sólo éste tipo de test disponía de un soporte científico y tecnológico que lo
hacía válido y fiable y se practicaban principalmente en los grandes centros de
investigación deportiva, en el campo clínico y de la rehabilitación. Pero las
necesidades del mundo del deporte iba en la mayoría de los casos en otra
dirección, se observa que el metabolismo a aeróbico, a pesar de su
importancia, no es determinante en cuanto al rendimiento en numerosas
especialidades deportivas que l están mas ligadas a las capacidades
neuromusculares y al metabolismo anaeróbico.
Las primeras formas de evaluación que se aplicaron a la actividad física y al
deporte se centraron en las medidas antropométricas, uno de los pioneros fue
Hitchcock del Amherst College que estuvo recogiendo datos entre los años
1861 y 1880 y publicados en 1893. La inclusión de los test de fuerza,
probablemente fue iniciada en 1880 por Sargent. En 1896, Kellog describió un
dinamómetro universal con el que se hace posible una valoración más
cuidadosa de la actividad muscular. En 1921 Sargent pública un artículo
titulado ”The Physical Test of Man” en el que se describe su famoso test de
salto , vertical, uno de los primeros test de potencia muscular. Rogers
presenta su batería de test en 1927, y que es utilizado como referencia de las
habilidades atléticas. Mc Curdy pública sus modificaciones a los test
anteriores en 1933, eliminando los elementos de resistencia incluidos en los
citados test. Con posterioridad fueron mejorados por Mc Cloy (1939) al
incorporar el uso de un dinamómetro isométrico.
En 1945, Delorme introduce el concepto RM o repetición máxima.
En los últimos 50 años los mayores avances en la evaluación se pueden
atribuir al desarrollo de materiales, equipos y técnicas. La gran desarrollo de
la industria electrónica y , sobre todo, la aparición de los ordenadores
personales ha hecho posible la gran revolución de los instrumentos de
evaluación.
La valoración de la fuerza muscular, potencia, rango de movimiento,
flexibilidad y stiffness va ganando importancia en los distintas disciplinas
relacionadas con la actividad física y el deporte tanto en la búsqueda del
rendimiento, como en la selección de talentos, rehabilitación etc.
En la mayoría de los deportes, especialmente en los deportes de equipo, se
encuentra una baja o ninguna correlación entre la resistencia aeróbica y el
resultado deportivo. Según Bosco, poniendo el ejemplo del futbol, las
cualidades fisiológicas fundamentales que debe poseer un jugador deben
identificarse, en primer lugar, con las capacidades neuromusculares y, a
continuación,con los sistemas bioenergéticos señalados para suministrar
energía bioquímica, que se transforma en trabajo mecánico en los músculos.
Tal como se ha descrito, la bibliografía internacional demuestra de forma clara
e incuestionable que el futbolista no posee una potencia aeróbica demasiado
elevada. Los valores determinados en jugadores europeos y americanos no
superan los niveles de 60 -65 ml/min/kg ( Bosco 1985 ).
Consumo máximo de oxígeno (VO2max), potencia anaeróbica valorada con el test de Bosco
(Watt x kg/peso corporal) y elevación del centro de gravedad durante un salto vertical con los
pies juntos registrado en deportistas que practican distintas disciplinas deportivas (Bosco,
1990).
Esto indica que el consumo máximo de oxígeno no es un factor condicionante
del rendimiento del futbolista. Por el contrario, las capacidades
neuromusculares y la coordinación motora desempeñan un papel muy
importante para poder destacar en todos los juegos de equipo. En la práctica
todas estas cualidades se manifiestan bajo forma de respuestas espacio-
temporales durante la ejecución de acciones y movimientos que el jugador
efectúa en las confrontaciones con balón, los compañeros de equipo y los
adversarios.La habilidad para acelerar cuerpos externos como balones,
artefactos o implementos, así como para generar fuerzas reacción al suelo que
permiten efectuar cambios de velocidades o dirección está altamente
correlacionada con las condiciones neuromusculares del deportista.
Estudios finalizados en los últimos 50 años han demostrado la enorme
importancia que tiene el entrenamiento de fuerza, potencia y velocidad en el
rendimiento de la mayoría de los deportes, que se por ello que la
monitorización de la fuerza y la potencia se ha convertido en una ayuda
importantísima en los programas de entrenamiento de fuerza. Actualmente los
programas de entrenamiento con sobre cargas están siendo utilizados por un
segmento importante de la población desde jóvenes personas ancianas, con
el los objetivos más diversos. La correcta prescripción de los ejercicios obliga a
una evaluación continua de las capacidades de fuerza con el objetivo de la
tarde y cambiar el programa de ejercicios en función de cada situación.
Efecto de un entrenamiento especifico de fuerza a corto plazo (4 semanas) sobre la velocidad
de natación en 25 m. El entrenamiento se llevó a cabo en un aparato especifico al deporte. El
aumento de potencia del 19 % medido en el aparato de entrenamiento fue asociado con el
aumento del 4 % de la velocidad de natación. Basado en Sharp, Troup y Costill (1982).
Al referirnos a las capacidades neuro-musculares, debemos hablar de sus
manifestaciones especialmente en sus manifestaciones mecánicas, fuerza,
trabajo, potencia, y velocidad, pero teniendo en cuenta que la medición de
dichas manifestaciones debe proporcionar información sobre los procesos
implicados.
La importancia de la fuerza y la potencia es mucho mayor en los deportes que
implican una habilidad cerrada como atletismo, alterofilia, natación o remo. En
los deportes que implican distintos patrones de habilidad abiertos, por ejemplo
influidos por tácticas, acciones de oponentes o situaciones de incertidumbre,
el proceso de evaluación suele complicarse. Se puede simplificar el proceso
correlacionando las pruebas con habilidades aisladas y mesurables como la
velocidad de lanzamiento del balón.
La evaluación es un proceso ue asume una importancia enorme en tanto es un
dispositivo de información objetiva para el entrenador. Su programación se
desarrolla paralelo al entrenamiento, y por ello se presenta como un todo que
puede llegara formar parte del mismo entrenamiento., para ello se siguen las
etapas siguientes:
Evaluación inicial del equipo y de los jugadores
Establecimiento de objetivos
Realización de los programas de entrenamiento
Controles intermedios
Modificaciones en el programa de entrenamiento
Evaluación final
Equipo usado por E.J. Marey para detectar la fuerza de reacción en el suelo y la altura del salto(1885).
DEFINICIONES METROLOGÍA
Según Zatsiorski, la metrología es la ciencia que estudia la estandarización y la exactitud en
las mediciones. Como disciplina científica, la metrología deportiva representa una parte de la
metrología general cuyo objetivo específico es el control y las mediciones en el deporte. En
particular, su contenido incluye:
1) el control del estado del deportista, las cargas de entrenamiento, la técnica de
ejecución de los movimientos, los resultados deportivos y la conducta del deportista en
las competencias.
2) la comparación de los datos obtenidos en cada uno de estos controles, su valoración y
análisis.
Tradicionalmente, la metrología se ha ocupado solamente de la medición de magnitudes fisicas
´como la fuerza, la potencia, la velocidad, etc.. En los últimos decenios se han creado métodos
que permiten medir diversos indicadores de naturaleza no fisica (psicológicos, biológicos,
sociológicos, pedagógicos y otros). Actualmente, algunos investigadores proponen la inclusión de
escalas de fatiga en los test que pueden actuar como correctores de ciertas desviaciones.
Medida, Test y Evaluación.
Denominamos medida a la comparación de la magnitud a medir con una unidad de nominada
patrón nos indica las veces que la unidad patrón está incluida en la magnitud a medir. También
podemos decir que es la correspondencia que se establece en entre un fenómeno y su expresión
numérica. medir es establecer relaciones utilizando números con palabras. En del deporte se
expresa en forma numérica indicadores de cualidad, como en gimnasia artística o el patinaje. Escalas de medición Escalas Operaciones Procedimientos matemáticos básicas permisibles Ejemplos De denomi- Establecimiento Número de casos Numeración de de- naciones de igualdad Moda portistas en el equipo Correlación de sucesos Resultados del sorteo casuales (coeficientes tetracórico y policórico de correlación) De orden Establecimiento Mediana Lugar ocupado en las de las correla- Correlación por rangos competencias ciones "mayor" Criterios de rangos Resultados de la cate- o "menor" Comprobación de las gorización de los de- hipótesis portistas por el grupo de expertos
De intervalos Establecimiento El valor promedio Las fechas calendarias de la igualdad La desviación media (el tiempo) de los intervalos (cuadrática (estándar) El ángulo articular La correlación De relaciones Establecimiento El coeficiente de va- La longitud, la fuerza, de la igualdad riación el peso, la velocidad, de las relaciones La media geométrico etcétera Denominamos prueba a toda medición encaminada a determinar el estado en que se encuentra
en deportista en momento dado. La prueba o test es El conjunto de acciones que incluye una
o varias mediciones, que se efectúan cuando la ha complejidad del objeto al medir hace su
medida difícilmente accesible.
Una misma prueba debe dar resultados coincidentes cuando se efectúa en igualdad de
condiciones.
Según Zatsioirski, no todas las mediciones pueden ser utilizadas como pruebas, sino solamente
aquellas que responden a exigencias especiales. Entre ellas se encuentran:
1)la estandarización (el procedimiento y las condiciones de aplicación de pruebas deben ser
iguales en todos los casos);
2)la existencia de un sistema de evaluaciones
3)la contabilidad;
4)el nivel de información.
Las pruebas que satisfacen las exigencias de seguridad y de información se denominan sólidas
o auténticas (del griego authentikós, de manera fidedigna).
El proceso de experimentación se denomina aplicación de pruebas, y el valor numérico obtenido
como consecuencia de la medición se denomina resultado de la aplicación de las pruebas (o
resultado de la prueba).
Las pruebas que tienen como base tareas motoras se denominan motoras. Sus resultados
pueden ser o resultados motores (tiempo de recorrido de la distancia, cantidad de repeticiones, la
distancia recorrida, etc.), o indicadores fisiológicos y bioquímicos.
A veces se utiliza no una prueba, sino varias pruebas que tienen un mismo objetivo final (por
ejemplo, la evaluación del estado del deportista en el período competitivo del entrenamiento).
Este grupo de pruebas se denomina complejo de pruebas. Tipos de pruebas motoras Denominación de Tarea del deportista Resultado de la Ejemplo la prueba prueba Ejercicios Mostrar el re- Logros motores Carrera de 1500 m, de control sultado máximo tiempo de la carrera
Pruebas fun- Se dosifica igual- cionales es- mente para todos tándar a) por la magnitud Indicadores fisio- Registro de la FCC del trabajo rea- lógicos o bioquí- para un. trabajo lizado micos para un tra- estándar 1000 kgm/ bajo estándar /min
b) por la magnitud Indicadores moto- Velocidad de la de los cambios res para una mag- carrera para una fisiológicos nitud estándar de FCC de 160 pulsa-
los cambios fisio- ciones por minuto lógicos Pruebas fun- Mostrar el resul- Indicadores fisio- Determinación de cionales tado máximo lógicos bioquímicos la "deuda" máxima
de oxígeno o del consumo máximo de oxígeno
Llamamos evaluación a la cualificación por parte de un experto de la información obtenida en
una o varias pruebas. Es la medida unificada del éxito o fracaso en una tarea determinada, en
este caso prueba. El proceso de deducción de las evaluaciones se denomina calificación.
El resultado de la evaluación se denomina diagnóstico. ESQUEMA DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
APLICACIÓN DE LA PRUEBA MEDICIÓN
ESCALA DE MEDIDA
RESULTADO DE LA PRUEBA
PUNTUACIÓN (EVALUACIÓN INTERMEDIA) ESCALA DE EVALUACIÓN PROCESO EVAL.
INTERMEDIA
EVALUACIÓN FINAL(DIAGNÓSTICO) NORMAS
PROCESO DE EVAL. FINAL
Magnitudes y unidades de medida Las magnitudes son los indicadores numéricos de algún proceso físico.
Las magnitudes que se definen sólo por un número se denominan escalares, un ejemplo es la
masa, el tiempo o el número de zancadas en una carrera. Pero existen magnitudes que precisan
de mayor información para ser definidas, son las denominadas vectoriales, para definirlas
debemos indicar:
Módulo o cantidad que indica el número de veces que contiene la unidad patrón.
Origen o punto de aplicación de la magnitud.
Dirección que indica la línea de desplazamiento
Sentido que indica hacia donde va.
La velocidad, la aceleración, el recorrido o la fuerza son magnitudes vectoriales y por lo tanto
deben estar definidas por los parámetros descritos anteriormente
Con el fin de poder comparar distintas mediciones estas deben ser expresadas con las mismas
unidades. El primer sistema de unidades fue el sistema métrico decimal nacido a raíz de la
revolución francesa. Este incluía las unidades de longitud, masa, volumen y capacidad.
Actualmente el internacional incluye siete unidades básicas independientes unas de las otras,
longitud, masa, tiempo, intensidad de la corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e
intensidad de la luz.
Unidades básicas del SI Magnitud Símbolo Unidad Símbolo internacional
Longitud L metro m Masa M kilogramo kg Tiempo T segundo s Intensidad de la cor.electr. I ampere A Temperatura 0 Kelvin K Cantidad de sustancia N mol mol Intensidad de la luz J candela cd Los patrones de medida pueden ser fundamentales o primarios como el tiempo, el espacio y la
masa que no dependen de otro patrón, o bien derivados o secundarios, que provienen de la
combinación de otros patronas como en el caso de la velocidad, aceleración o fuerza. Los
patrones se han decidido por convenio y se han estandarizado.
A menudo se utilizan prefijos que indican distintos factores de las unidades, un kilogramo indica
mil gramos o un milisegundo indica una milésima de segundo.
Factores Prefijos
1.000.000 = 106 mega
1.000 = 103 kilo
100 = 102 hecto
10=10 deca
0.1 = 10E-1 deci
0.01 = 10E-2 centi
0,001 = 10E-3 mili
0,000001 = 10E-6 micro
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Newton (1642-1727) formuló los principios fundamentales de la mecánica, fueron adaptados y
modificados posteriormente por D’Alembert, Lagrange y Hamilton. Su definición ha sido
plenamente válida hasta la formulación por Einstein de su teoría de la relatividad en 1907. Los
principios newtonianos siguen siendo la base de algunas disciplinas como la ingeniería o la
biomecánica.
Los conceptos básicos mas utilizados en mecánica son
Espacio, Tiempo, Masa, como magnitudes fundamentales y Velocidad, Aceleración, Fuerza,
Presión, Torque, Trabajo,Energía, Potencia, Impulso y Cantidad de Movimiento como magnitudes
derivadas de las anteriores.
El concepto de espacio se asocia a la noción de posición de un punto. La posición se
puede definir por las tres longitudes medidas desde cierto punto de referencia u origen en tres
direcciones dadas. Estas longitudes se llaman coordenadas del punto P.
Pero cuando se habla de espacio en biomecánica además de la idea de posición exista otra
definición que corresponde al espacio recorrido lo que va ligado a al idea de distancia.
El primer concepto lo tenemos bien definido en la aplicación a la táctica deportiva, el campo de
juego es un espacio bi o tri-dimensional definido por unas coordenadas la situación en un instante
dado de cada jugador o del balón nos viene dado por su posición.
El concepto de distancia adquiere especial importancia cuando se evalúa el recorrido de una
carga levantada ó bien la altura de un salto.
Denominamos trayectoria a la variación de la posición de un móvil en el espacio, como línea que
une las distintas posiciones que ha ocupado un punto. La trayectoria puede ser rectilínea cuando
sigue una línea recta como en el caso de un nadador de velocidad. en el levantamiento de pesas
la trayectoria de la barra tiene una importancia fundamental.
Pero hablar de movimiento implica referirse a posición y a tiempo. Este, en mecánica siempre se
asocia a cambio y movimiento. En deporte tiempo es sinónimo de duración de una acción y
podemos hablar de tiempo parcial como duración de una fase dentro de un gesto deportivo, por
ejemplo el tiempo en alcanzar la máxima fuerza en una acción isométrica.
Entendemos como masa a la cantidad de materia que contiene un cuerpo. Cuando se pretende
hacer un estudio del movimiento de un cuerpo se crean unas premisas que definen unas
condiciones ideales que no se corresponden con la realidad pero que facilitan el trabajo de
análisis, así se habla de masa puntual y se hace que la extensión del cuerpo se reduzca a un
punto y a dicho punto se le dota de masa.
Un punto específico del cuerpo es el llamado centro de gravedad o CDG y que se define como
aquel punto en el que la resultante de todas las fuerzas aplicadas al cuerpo tiene su origen en el y
se mueve según las leyes de la mecánica como si toda la masa del cuerpo estuviera unida a él,
cuando de forma indirecta se evalúa a la fuerza a partir de la altura alcanzada en un salto nos
estamos refiriendo a la trayectoria alcanzada por el centro de gravedad.
En el cuerpo humano se utiliza habitualmente el centro de masa de cada segmento corporal para
hallar fuerzas resultantes en movimientos deportivos, las posiciones todos y cada uno de los
segmentos corporales define la posición del CDG por lo que este varía de posición en función de
los segmentos corporales pudiendo llegar a estar situado fuera del cuerpo
La velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo en recorrerlo o la
variación del espacio con respecto al tiempo.
Distancia recorrida
Velocidad media = -----------------------------
Tiempo transcurrido
En el ámbito de la actividad física se pueden definir distintas variantes de la velocidad, así pues
se puede hablar de velocidad media cuando se relaciona una distancia conocida con el tiempo en
recorrerla como en el caso del corredor de 100 m. lisos que ha hecho un tiempo de 10”, la
velocidad media ha sido de 10 m/s. En este caso la velocidad del atleta ha ido variando a lo largo
de toda la carrera, pero su velocidad promedio es 10 m/s.
Cuando se hace un registro continuo de la velocidad a lo largo de todo el recorrido se pude hallar
la velocidad instantánea que es la medida en un tiempo extremadamente breve, próximo al cero.
En este caso se puede hablar también de velocidad máxima si se ha registrado la evolución de la
velocidad a lo largo de todo el recorrido, existe un espacio que ha sido recorrido en el menor
tiempo. El sprinter citado anteriormente puede alcanzar una velocidad máxima próxima a los 12
m/s.
Al hacer un registro continuo de la velocidad se habla de velocidad inicial como la que tiene el
sujeto en el momento de iniciar la medición. En el caso del sprinter la velocidad inicial es de 0
m/s. Un saltador de longitud en el momento de la batida tiene una velocidad inicial de 11 m/s.
Muchas veces se habla erróneamente de velocidad de reacción, concepto mal definido, pues
debe llamarse tiempo de reacción y ya ha sido definido anteriormente.
Cuando la velocidad varía a lo largo del tiempo se habla de aceleración que se puede definir
como la variación de la velocidad con respecto al tiempo. Cuando un sprinter parte de los tacos a
0 m/s y alcanza una velocidad de 10 m/s al cavo de 5 segundos, el aumento de velocidad ha sido
de 2 m/s cada segundo o lo que es lo mismo, la aceleración ha sido de 2 metros por segundo al
cuadrado (m s-2).
De todos es conocida la anécdota de la manzana de Newton, pero con anterioridad, Galileo
observó y experimentó con la caída de los objetos, los cuerpos que caen están sometidos a una
aceleración que se atribuye a la atracción gravitatoria de la Tierra, si se suponen unas
condiciones ideales en las que la resistencia del aire es despreciable, o en el vacío, se puede
observar que la aceleración de la gravedad es igual para todos los objetos que caen
independientemente de su tamaño y composición, y que dicha aceleración es constante y no
cambia durante la caída del objeto. La aceleración de la gravedad cerca de la superficie terrestre
es de 9,8 m s-2 y se expresa por g.
Al efectuar un salto vertical o un levantamiento de peso se debe superar la fuerza de la gravedad
que se expresa sobre los cuerpos con una aceleración 9,8 m s-2
En el ámbito de la actividad física y del deporte se confunde a menudo el significado de las
palabras fuerza y potencia asignando a la primera la idea de movimiento de grandes cargas a
baja velocidad y a la segunda se le asocia el movimiento efectuado a alta velocidad. Tanto si
se trabaja con cargas elevadas o ligeras y con velocidades altas o bajas en todo caso siempre
existe una fuerza y una potencia. Por todo lo anterior vale la pena aclarar los conceptos físicos
de fuerza y potencia.
La fuerza ya ha sido definida anteriormente pero recordaremos que es la acción que produce
cambios en estado de reposo o movimiento de un cuerpo o bien que produce deformaciones. Su
formulación es
F= M x a (N)
Por lo tanto para conocer la fuerza a la que está sometido un cuerpo debemos conocer su
masa y la aceleración que adquiere.
Debemos recordar que no se debe confundir masa con peso, siendo este la fuerza con que la
gravedad atraer cualquier masa.
La fuerza de atracción de la gravedad sobre los cuerpos sometidos a ella hace que estos caigan
con una aceleración 9,8 m/s2
Cuando se desplazaba un cuerpo por efecto de una fuerza, se reproduce un trabajo mecánico,
este es igual al producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida y su unidad es el Joule
W (J) = F (N) x s (m)
La potencia mecánica y es la relación entre el trabajo y el tiempo necesario para realizarlo y su
unidad es el Watt
P (W)= W (J) / t (s)
P=W / t = F x s / t => P = F x v
Al intervenir la fuerza y la velocidad, la potencia se convierte en el
mejor indicador de las capacidades mecánicas de un sistema motriz.
Medición de la presión aplicada sobre el pedal de freno de un automobil
Cuando adquirimos un vehículo lo primero que preguntamos es ¿cuál es su potencia?. No se
pregunta por su fuerza o por otras características mecánicas. Que en vehículos de competición
a menudo se le proporciona el dato de la capacidad de aceleración, a si podemos leer que un
cierto automóvil puede acelerar de 0 a 100 Km/h en 8 segundos .
Si la magnitud y dirección de una fuerza ejercida sobre objeto provoca una rotación sobre un eje
se produce un movimiento de rotación con respecto a este eje. Existe una equivalencia entre los
movimientos rectilíceos y los movimientos circulares. Llamamos torque al producto de la
componente perpendicular a la un radio de giro en el punto de aplicación de la fuerza por su
distancia al eje de giro. Se expresa en Newton por metro
Torque = (F x cos α ) x r (N·m)
Existe una correspondencia entre los movimientos lineales y los movimientos angulares
Movimiento lineal Movimiento angular Cantidad Unidad Cantidad Unidad
Fuerza (F, P, W) Newton (N) Torque (T) Newton por metro (N.m)
Velocidad (v) Metros por Velocidad (w) Radianes por segundo segundo (m · s-1) (rad · s-1)
Masa (m) Kilogramo (kg) Momento de Kilogramos por metro inercia (I, J) al cuadrado (kg . m2 )
Aceleración (a) Metros por segundo Aceleración (α) Radianes por segundo al cuadrado (m · s-2) al cuadrado (rad . s-2) Desplazamiento (d, s) Metro (m) Desplazamiento (0) Radián (rad)
Tiempo (t) Segundo (s) Tiempo (t) Segundo (s)
Sistema Yoyo de musculación, utiliza la inercia de las ruedas para provocar un trabajo mecánico intensísimo. Se aplicará en el entrenamiento de los astronautas en las estaciones orbitales. (Fotografía realizada en el INEFC de Per Tesch, inventor junto a Hans Berg, 2002 )
La fuerza puede valorarse de dos formas, cualitativa, a partir de una observación sin necesidad
de instrumental, o de forma cuantitativa, mediante el uso de diversas metodologías de registro y
valoración.
En la valoración cualitativa se observa y se define:
-articulaciónes y segmentos implicados
-músculos y grupos musculares que intervienen
-tipo de contracción
-forma de ejecución
La valoración cuantitativa precisa de instrumentos mas o menos sofisticados que miden las
variables más representativas:
-posicion, distancia recorrida y rango articular
-velocidad media o instantánea (lineal o angular)
-nº de repeticiones, nº de series y su frecuencia
-tipo y magnitud de la resistencia que se maneja (expresada en Kg.)
-fuerza desarrollada (expresada en N o como un torque (momento) en N·m)
-potencia desarrollada (como potencia media o como pico de potencia en W)
-trabajo(expresado en Joules)
-actividad EMG (expresada en mVolts)
Todos los valores pueden expresarse en forma relativa dividiéndolos por la masa M sujeto
INDICADORES En la valoración de la fuerza y de la potencia se suelen utilizar tres tipos de indicadores
-Indicadores básicos: fuerza, torque y potencia, tanto en valor medio como máximo.
-Indicadores diferenciales: que relacionan la fuerza y la potencia con el tiempo en
desarrollarla.
-Indicadores indirectos: max. carga levantada, velocidad, tiempo etc.
Antes de entrar en los métodos de evaluación de la fuerza y la potencia debemos conocer los
principios físicos sobre los que se basan ya que la evaluación se hace normalmente a partir de
mediciones indirectas a partir de las cuales se obtienen los datos deseados. La medición de la
fuerza y la potencia pueden hacerse a partir del conocimiento de:
-Masa
-Aceleración
-Deformación
CONVERSIÓN DE UNIDADES
Desplazamiento lineal 1 m = 3,28084 ft 1 m = 39,37 in (pulgadas) 1 ft = 0,3048 m 1 in = 0,0254 m Desplazamiento angular 1 rad = 57,29578º lº = 0,017453 rad Velocidad lineal 1 m/s = 3,6101 Km/h 1 Km/h = 0,2777 m/s 1 m/s = 3,28084 ft/s 1 m/s = 2,236936 mph 1 ft/s = 0,3048 m/s 1 mph = 0,44704 m/s Velocidad angular 1 rad/s = 57,29578º/s 1 rad/s = 9,549297 rpm 1º/s = 0,017453 rad/s 1 rpm = 0,10472 rad/s 1º/s = 0,166667 rpm 1 rpm = 6º/s Masa 1 kg = 2,204784 lb 1 lb = 0,45359237 kg Peso 1 N = 0,101972 kp 1 N = 0,101972 kg 1 N = 0,224809 lb 1 kp = 9,80665 N 1 kg = 9,80665 N 1 lb = 4,448222 N Fuerza 1 N = 0,1020 kp (kilopondios) 1 N = 0,2248 lb (libras) 1 N = 0,1020 kgf (kilogramo -fuerza) 1 kp = 9,80665 N 1 lb = 4,448222 N 1 kgf = 9,80665 Torque 1 N.m = 0,737562 ft-Ib (pies libras) 1 N·m = 0,101972 kg·m 1 N·m = 0,101972 kp.m 1 ft·Ib = 1,355818 N·m 1 kg·m = 9,80665 N·m 1 kp·m = 9,80665 N·m Trabajo 1 kJ = 0,238846 kcal 1 J = 0,737562 ft·Ib 1 kcal = 4,1868 kJ 1 ft·b = 1,355818 J Potencia 1 W = 0,00134 cv 1 W = 6,12 kp.m/ min 1 W = 0,01433 kcal/min 1 W = 0,06 kJ/ min 1 cv = 746 W 1 kp·m/min = 0,163399 W 1 kcal·min = 69,784 W
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES DE LA EVALUACIÓN Para McDougall, el programa de evaluación se convierte en un proceso educativo
para el deportista en tanto adquiere una mayor información sobre él mismo y
sobre el deporte que practica. La interpretación de los resultados resulta de gran
utilidad al deportista y al entrenador al incrementar el nivel de información sobre
los factores fisiológicos del deporte y del deportista.
Dentro del proceso de evaluación se pueden encontrar dos etapas, una etapa
previa que consiste en definir los objetivos de ésta, para Léger, Cazorla y Marini,
la elección de objetivos forma la parte teórica, la ejecución de la prueba es la parte
práctica de la evaluación. Podemos definir actuaciones que nos permitan efectuar
un diagnóstico a partir del cual se presecribe un tratamiento. Normalmente la
primera fase se produce a partir de la acción de comparar resultados.
La comparación se puede efectuar:
-Entre grupos, hombres y mujeres, jóvenes y adultos, velocistas y
fondistas, etc.
-Con respecto a un grupo. Permite ubicar al sujeto evaluado dentro del
grupo.
-Del sujeto consigo mismo. Informa del grado de evolución del
entrenamiento, tratamiento, rehabiliatción, etc.
A partir de los datos comparados se puede:
-Verificar el estado de salud y la capacidad funcional general del deportista
-Evaluar las capacidades funcionales específicas del deportista.
-Seleccionar y clasificar al deportista. Seleccionar talentos.
-Orientar al deportista en función de sus puntos fuertes o débiles, hacia las
actividades que le pueden ser mas favorables.
-Verificar el estado del entrenamiento y verificar los progresos.
-Proponer modificaciones que permitan mejorar el proceso de
entrenamiento, cambiando, cargas, medios, métodos, etc., en función de los
resultados obtenidos.
-Fijar objetivos accesibles en las siguientes evaluaciones.
-Predecir resultados deportivos.
-Motivar.
De loa anterior se puede determinar
Los objetivos generales de la evaluación también sirven para:
Verificar hipótesis de investigación.
Realizar estudios normativos.
Validar pruebas e instrumentos.
Formar técnicos.
Mark Godik. define los fundamentos metrologicos del control del nivel de la
preparacion física de los deportistas. 1989. Metrología deportiva. Planeta. Moscu
REQUERIMIENTOS GENERALES DEL CONTROL
El control del nivel de la preparación fisica incluye la medición del nivel de
desarrollo de las cualidades de velocidad y fuerza, de la resistencia, la agilidad, la
flexibilidad, el equilibrio, etc. Son posibles tres variantes principales en la
aplicación de las pruebas:
I) la evaluación integral del nivel de la preparación fisica empleando un
amplio círculo de variadas pruebas 2) la evaluación del nivel de desarrollo de una cualidad determinada ( ej. la resistencia en
los corredores)
3) la evaluación del nivel de desarrollo de una de las formas de
manifestación de la cualidad motora (ej. el nivel de la resistencia de
velocidad en los corredores).
Al aplicar las pruebas para la determinación del nivel de preparación fisica es
necesario previamente:
1) determinar el objetivo que se persigue al aplicar las pruebas;
2) garantizar la normalización de los procedimientos de medición;
3) seleccionar pruebas con una alta confiabilidad y nivel de información, cuya
técnica de ejecución sea comparativamente sencilla y no ejerza una
influencia considerable sobre el resultado
4) dominar las pruebas de tal forma, que al ejecutarlas se dirija la principal
atención al logro del máximo resultado, y no a tratar de ejecutar el
movimiento correctamente desde el punto de vista técnico
5) tener la máxima motivación para alcanzar resultados extremos en las
pruebas (esta condición no se extiende a las pruebas funcionales
estándares)
6) contar con un sistema de evaluaciones de los logros alcanzados en las
pruebas.
.
CONDICIONES PARA QUE LA EVALUACIÓN SEA EFECTIVA
Para que la aplicación de un programa de evaluación sea efectivo deben
cumplirse ciertas condiciones, según McDougall y Wenger, se debe:
-Seleccionar las variables determinantes del rendimiento en el deporte
seleccionado. La pruebas deben ser relevantes. Durante décadas se han
efectuado test que no tienen relación con el rendimiento. Hemos visto
efectuar pruebas repetidas de potencia aeróbica a deportistas de fuerza. O
pruebas de fuerza isométrica máxima a saltadores y velocistas.
-Elegir pruebas válidas o lo que es lo mismo, que mide lo esperamos medir.
Muchas veces se ha utilizado el test de máximo número de flexiones de
brazos para evaluar la fuerza, cuando en realidad representa una acción de
resistencia a la fuerza. La validez depende de dos características, de la
fiabilidad y de la relevancia de la prueba.
-Comprobar que las pruebas sean fiables, es decir que los resultados
pueden reproducirse al efectuar las pruebas en las mismas condiciones.
La fiabilidad indica el grado de repetibilidad o consistencia de la prueba. El
valor dado puede no ser concordante con el valor real de la magnitud
medida, pero cada vez que se mide proporciona el mismo valor.
-Las pruebas deben proporcionar resultados exactos y precisos.
Entendemos por exactitud a la capacidad de aproximarse al valor verdadero
de la medida, mientras que precisión se refiere al valor mínimo apreciable
entre dos valores. En una regla graduada podemos tene una precisión de 1
mm mientras que en un pie de rey obtenemos 0,05 mm de precisión.
-Las pruebas seleccionadas deben ser específicas para cada deporte. Si
para evaluar a un corredor se utiliza una bicicleta ergométrica la información
no tendrá el mismo valor que si se utiliza un tapiz rodante, o mejor, si el test
se efectúa en pista. Cuando los sistemas específicos resultan costosos, se
puede imitar el gesto en el medio mas apropiado.
-Las pruebas deben estar perfectamente controladas y a ser posible,
estandarizadas. Siempre se debe procurar que se mantengan constantes
las condiciones de las pruebas, entrenamientos previos, estado del
deportista, tipo de calentamiento, orden de aplicación, tiempo de
recuperación, etc. El instrumental debe ser calibrado y probado antes.
-Las pruebas deben ser repetidas a intervalos regulares. Si deben aportar
información sobre el entrenamiento, al final de cada ciclo de entrenamiento
se debería efectuar una prueba específica que indique si se han cumplido
los objetivos del ciclo y proporcione propuestas sobre las características
del programa de entrenamiento que se va a efectuar en el ciclo siguiente.
-Los resultados deben ser discutidos con los entrenadores y los deportistas.
El tiempo transcurrido entre la aplicación de una prueba y la entrega de los
resultados debe ser tan breve como sea posible. Hay que recordar que a
veces el investigador olvida que el objetivo principal es mejorar el
rendimiento del deportista.
CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL MÉTODO DE EVALUACIÓN
Cuando se va a decidir un método de evaluación debe tenerse en cuenta una
serie de condiciones que hacen que pueda aplicarse con facilidad a todos los
sujetos.
Se deben tener en cuenta los factores siguientes:
-Especificidad
-Factibilidad
-Facilidad de uso.
-Transportabilidad
-Inmediatez de resultados.
Especificidad.
Como se ha comentado el el capítulo anterior, cada prueba debe ser
específica de su deporte. El grado de especificidad se debe lograr a distintos
niveles que vienen definidos por el tipo de acción muscular. Es por ello que el
análisis previo de la acción muscular se
hace imprescindible antes de decidir el
tipo de evaluación. Debe conocerse
con anterioridad:
-Grupos musculares implicados
en la acción.
-Tipo de acción muscular.
-Parámetros biomecánicos del
movimiento
. Posición.
.Recorrido
.Velocidad
.Aceleración
Cuando se va a evaluar la fuerza y la potencia debe identificarse
perfectamente la localización de los grupos musculares que intervienen en la
acción, tanto los agonistas como los antagonistas. De des localizar en qué
forma trabajan los grupos musculares, si es de forma isométrica, en ciclo de
estiramiento acortamiento o en cualquiera de las formas de acción muscular. A
continuación debe determinarse el recorrido del movimiento, con sus
posiciones inicial y final. La dinámica de la velocidad en todo el rango de
movimiento resulta fundamental a la hora de elegir una prueba específica, en
muchas ocasiones podemos comprobar que se evalúan acciones explosivas
utilizando sistemas isométricos o isocinéticos a a baja velocidad.
Factibilidad
En muchas ocasiones se elige en pruebas costosas y de difícil aplicación. El
evaluador debe atenerse al instrumentado disponible, en muchas ocasiones
los instrumentos más caros no son los que nos proporcionan mejores
resultados.
Facilidad de uso
A enlgunos sistemas son tan complejos que exigen que sean utilizados tal
sólo por personal especializado. En algunas ocasiones hemos observado
cómo los manuales de instrucciones de ciertos instrumentos eran verdaderas
enciclopedias. Cuando se usa un instrumento complicado puede ocurrir que
sea un utilice mal o que no se les saqué todo el rendimiento esperado.
Actualmente existen instrumentos computerizados que facilitan enormemente
su uso.
Transportabilidad
En las pruebas de fuerza y potencia a menudo el evaluador debe desplazarse
a distintas ubicaciones. Cuando se evalúa un grupo de deportistas es más
fácil que se desplace el evaluador que el equipo evaluado. Disponer de un
equipo de medida ligero y transportable facilita enormemente el trabajo de
evaluación. Actualmente, sistemas comocleLab incorporan todo lo necesario
para efectuar un buen análisis y caben en una maleta.
Inmediatez de resultados
Cuando se va a adquirir un sistema de evaluación debe también tenerse en
cuenta que los datos obtenidos puedan ser procesados por medio de
programas informáticos estandar como los procesadores de textos, hojas de
cálculo o bases de datos. Para el deportista y el entrenador es muy importante
poder disponer de los datos de las pruebas en el momento en que son
realizadas, durante la ejecución de las pruebas se puede ir en formando al
sujeto de los resultados que va obteniendo, en tiempo real, con ello se
obtiene un feed-back que motiva al deportista a esforzarse al máximo en
cada prueba. Al finalizar la batería de pruebas se deben entregar los
resultados con el fin de ayudar al de entrenador a efectuar las modificaciones
que crea convenientes en su plan de entrenamiento.
REGLAS ETICAS DE LA EVALUACIÓN La aplicación de pruebas de evaluación en general, implica respetar una serie de
normas de conducta por parte del evaluador. En muchos casos no se informa
adecuadamente al sujeto de las pruebas a las que va a ser sometido y en algunos
casos se aplican pruebas que interesan al evaluador mas que al deportista.
En algunas ocasiones se aplican pruebas suplementarias cuyo objetivo es una
investigación que lleva a cabo el evaluador. Con el fin de que no se caiga en
excesos, el colegio americano de medicina del deporte a dictado una serie de
normas en la aplicación de pruebas de evaluación. Cualquier prueba va
acompañada de un formulario de el consentimiento libre y conocimiento de causa
que debe ser firmado por el deportista.
Las reglas comunes que deben respetarse en toda evaluación son:
- Conocer la amplitud y frecuencia de los riesgos que implica la aplicación
de una prueba
- Informar a a los sujetos interesados de en los objetivos y las
características de las pruebas.
- Evitar cualquier prueba que represente un riesgo para la salud del
sujeto.
- Evitar pruebas que atenten contra la dignidad del sujeto
- Elegir las pruebas en función de los objetivos acordados.
- Comunicar y comentar al sujeto evaluado los resultados de las pruebas.
- Evitar pruebas que impliquen riesgos, tanto conocidos como
desconocidos.
- Preveer la aplicación de procedimientos de urgencia.
- Tomar responsabilidades que vayan más allá de las exigencias legales.
- Utilizar un formulario apropiado de consentimiento libre y conocimiento
de causa.
Los resultados de las pruebas deben ser confidenciales y estar cubiertos por el
secreto profesional.
CARACTERÍSTICAS CUALITATIVAS
CONDICIONES PARA QUE LA EVALUACIÓN SEA EFECTIVA
Para que la aplicación de un programa de evaluación sea efectivo deben
cumplirse ciertas condiciones, según McDougall y Wenger, se debe:
-Seleccionar las variables determinantes del rendimiento en el deporte
seleccionado. La pruebas deben ser relevantes. Durante décadas se han
efectuado test que no tienen relación con el rendimiento. Hemos visto
efectuar pruebas repetidas de potencia aeróbica a deportistas de fuerza.
O pruebas de fuerza isométrica máxima a saltadores y velocistas.
-Elegir pruebas válidas o lo que es lo mismo, que mide lo esperamos
medir.
Muchas veces se ha utilizado el test de máximo número de flexiones de
brazos para evaluar la fuerza, cuando en realidad representa una acción
de resistencia a la fuerza. La validez depende de dos características, de
la fiabilidad y de la relevancia de la prueba. Hay que diferenciar la
validez interna que viene reflejada por la correlación entre el factor
medido y es resultado del test. Por ejemplo en el test de 12’ de Cooper y
el VO2 max en cinta rodante. La validez externa consiste en verificar si
los mismos resultados se cumplen si el estudio se efectúa en
condiciones diferentes. El caso anterior fue validado por Cooper con
soldados, pero no es válido para predecir el VO2 max en niños o
ancianos.
-Comprobar que las pruebas sean fiables, es decir que los resultados
pueden reproducirse al efectuar las pruebas en las mismas condiciones.
La fiabilidad indica el grado de repetibilidad o consistencia de la prueba.
El valor dado puede no ser concordante con el valor real de la magnitud
medida, pero cada vez que se mide proporciona el mismo valor.
-Las pruebas deben proporcionar resultados exactos y precisos.
Entendemos por exactitud a la capacidad de aproximarse al valor
verdadero de la medida, mientras que precisión se refiere al valor
mínimo apreciable entre dos valores. En una regla graduada podemos
tene una precisión de 1 mm mientras que en un pie de rey obtenemos
0,05 mm de precisión.
-Las pruebas seleccionadas deben ser específicas para cada deporte.
Si para evaluar a un corredor se utiliza una bicicleta ergométrica la
información no tendrá el mismo valor que si se utiliza un tapiz rodante, o
mejor, si el test se efectúa en pista. Cuando los sistemas específicos
resultan costosos, se puede imitar el gesto en el medio mas apropiado.
-Las pruebas deben ser discriminantes o lo que es lo mismo, que
muestren diferencias entre indivíduos o grupos.
-Deben tener un nivel de dificultad de ejecución bajo. Cuando una
prueba implica habilidades motrices complejas debe ser aprendida con
anterioridad. Un test de salto vertical precisa de un aprendizaje previo.
En caso de no efectuar una etapa de aprendizaje aparecen mejoras en
los resultados que no se pueden atribuir a mejoras en la fuerza, sino en
la forma de ejecución.
-Las pruebas deben estar perfectamente controladas y a ser posible,
estandarizadas. Siempre se debe procurar que se mantengan
constantes las condiciones de las pruebas, entrenamientos previos,
estado del deportista, tipo de calentamiento, orden de aplicación, tiempo
de recuperación, etc. El instrumental debe ser calibrado y probado antes.
-Las pruebas deben ser repetidas a intervalos regulares. Si deben
aportar información sobre el entrenamiento, al final de cada ciclo de
entrenamiento se debería efectuar una prueba específica que indique si
se han cumplido los objetivos del ciclo y proporcione propuestas sobre
las características del programa de entrenamiento que se va a efectuar
en el ciclo siguiente.
-Los resultados deben ser discutidos con los entrenadores y los
deportistas. El tiempo transcurrido entre la aplicación de una prueba y la
entrega de los resultados debe ser tan breve como sea posible. Hay que
recordar que a veces el investigador olvida que el objetivo principal es
mejorar el rendimiento del deportista.
Para Léger, Cazorla y Marini, en la elección de las pruebas se debe tener en
cuenta:
- Que en un número de individuos evaluados.
- Si es una prueba individual o colectiva.
- El tipo de actividad.
- Los instrumentos de evaluación.
- El control y el rigor. Si es un test de campo o de laboratorio.
- La intensidad de en la prueba. Máxima o su máxima, activa o pasiva.
- Si la prueba es directa o indirecta.
- Si la prueba es o no progresiva
- Las unidades de medida.
- Si la prueba es auto-administrarle
- Los costos humanos, materiales y financieros de su aplicación.
SISTEMAS DE MEDIDA Se denomina sistema a la combinación de dos o más elementos, subconjuntos
y partes necesarias para realizar una o varias funciones. Medición es la
asignación objetiva y empírica de un número a una propiedad o cualidad de un
objeto o evento, de tal forma que la describa.
Condiciones:
-El resultado de la medida debe ser independiente del observador
(objetiva).
-Debe estar basada en la experimentación (empírica).
-Debe existir una correspondencia entre las relaciones numéricas y las
relaciones entre las propiedades descritas.
En un sentido amplio, la realización de una medida implica, además de la
adquisición de la información, realizada por un elemento sensor o transductor,
también el procesamiento de dicha información y la presentación de resultados,
de forma que puedan ser percibidos por nuestros sentidos. Cualquiera de estas
funciones puede ser local o remota, implicando ello, en este segundo caso, la
necesidad de transmitir la información.
La d i n a m o m e t r í a (del griego dynamis, fuerza) es la parte de la técnica
de medición dedicada a la medición de las fuerzas. Co el fin de determinar la
fuerza de los diferentes grupos musculares, desde hace mucho tiempo se
emplean los dinamómetros de muelles: de mano, de espalda, etc. Estos
equipos son cómodos y confiables en el trabajo, pero presentan una limitada
esfera de aplicación, son inertes y no procionan información sobre r el carácter
de la variación de la fuerza en los movimientos rápidos.
SISTEMA HOMBRE-INSTRUMENTO.
Los componentes básicos del sistema hombre-instrumento son esencialmente
los mismos que en cualquier sistema de instrumentación. La única diferencia
real es que se tiene como sujeto de medida al ser humano vivo.
El individuo. El individuo es el ser humano en el que se realizan las medidas y es el
individuo quien hace a este sistema distinto a los otros sistemas de
instrumentación.
Estímulo. En muchas medidas, se necesita la respuesta a algún tipo de estímulo externo.
La instrumentación empleada para generar y presentar este estímulo al
individuo es una parte vital del sistema hombre-instrumento siempre que se
miden las respuestas. El estímulo puede ser visual (p. ej., un flash), acústico (p.
ej., un tono), táctil (p. ej., un golpe en el tendón de Aquiles) o estimulación
eléctrica directa de alguna parte del sistema nervioso.
Sensor o Transductor. El sensor o el transductor se definen como dispositivos capaces de convertir
una forma de energía o señal en otra. En el sistema hombre-instrumento, cada
transductor se emplea para producir una señal eléctrica que es una analogía
del fenómeno que se mide. El transductor puede medir temperatura, presión,
flujo o cualquiera de las otras variables que se pueden encontrar en el
organismo, su salida normalmente es una señal eléctrica.
Diagrama de bloques - El sistema hombre-instrumento.
Equipo de acondicionamiento, tratamiento y procesamiento de señal. La parte del sistema de instrumentación que amplifica, modifica o cambia de
alguna otra forma la salida eléctrica del transductor, se denomina equipo de
acondicionamiento de la señal. La finalidad del equipo de tratamiento de señal
es procesar las señales de los transductores para cumplir las funciones del
sistema y preparar señales adecuadas para el funcionamiento del equipo de
visualización o registro siguientes. El equipo de tratamiento de la señal se
utiliza también para combinar o relacionar las salidas de dos o más
transductores. En esta fase se pueden hacer los cálculos necesarios sobre las
informaciones obtenidas, para ello se debe disponer ya de datos numéricos
que son tratados por los sistemas de cálculo del procesador.
Equipo de presentación. La salida eléctrica del equipo
de tratamiento de señal se
debe convertir, a fin de que
sea inteligible, en algo que pueda ser percibido por uno de los sentidos del
hombre convirtiendo así la información obtenida con la medición en algo
comprensible. La entrada del instrumento de presentación es la señal eléctrica
modificada proveniente del equipo de tratamiento de la señal. Su salida es
algún tipo de información visual, acústica o tal vez táctil.
ESTIMULO
TRANSDUCTOR
TRANSDUCTOR
TRANSDUCTOR
ACONDICIONAMIENTO TRATAMIENTO PROCESAMIENTO
PRESENTACIÓN
REGISTRO PROCESO TRANSMISIÓN
Equipo de registro, proceso y transmisión de datos. Frecuentemente es necesario, o por lo menos deseable, registrar la
información medida para un posible uso posterior o para transmitirla de un
punto a otro, ya sea al otro lado del vestíbulo del hospital o a través de Internet.
El equipo para estas funciones es con frecuencia una parte vital del sistema
hombre-instrumento. Además, donde se necesite un almacenamiento o
procesado automático de los datos, un ordenador puede constituir la parte
fundamental del sistema de instrumentación. SENSORES Y TRANSDUCTORES El término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada
con la cantidad que se está midiendo. Por ejemplo, en el caso de un elemento
para medir temperatura mediante resistencia eléctrica, la cantidad que se mide
es la temperatura y el sensor transforma una entrada de temperatura en un
cambio en la resistencia. Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía
del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función
de la variable medida.
Se denomina transductor a todo dispositivo que convierte una señal de una
forma física en una señal correspondiente pero de otra forma física distinta. Es,
por tanto, un dispositivo que convierte un tipo de energía en otro.
Con frecuencia se utiliza el término transductor en vez de sensor. Los
transductores se definen como el elemento que al someterlo a un cambio fisico
experimenta un cambio relacionado. Es decir, los sensores son transductores.
Sin embargo, en un sistema de medición se pueden utilizar transductores,
además de sensores, en otras partes del sistema para convertir señales de una
forma dada en otra distinta.
PROCESO SENSOR ACONDICIONADOR
TRANSMISIÓN TRATAMIENTO PRESENTACIÓN
Sensor y transductor se emplean a veces como sinónimos, pero sensor sugiere
un significado más extenso: la ampliación de los sentidos para adquirir un
conocimiento de cantidades físicas que, por su naturaleza o tamaño, no
pueden ser percibidas directamente por los sentidos. Transductor, en cambio,
sugiere que la señal de entrada y la de salida no deben ser homogéneas. Para
el caso en que lo fueran se propuso el término «modificador», pero no ha
encontrado aceptación.
Dado que hay seis tipos de señales: mecánicas, térmicas, magnéticas,
eléctricas, ópticas y moleculares (químicas), cualquier dispositivo que convierta
una señal de un tipo en una señal de otro tipo debería considerarse un
transductor, y la señal de salida podría ser de cualquier forma física «útil».
.
En la práctica se consideran transductores aquellos que ofrecen una señal de
salida eléctrica. Ello se debe al interés de este tipo de señales en la mayoría de
procesos de medida. Los sistemas de medida electrónicos ofrecen, entre otras,
las siguientes ventajas:
1. Debido a la estructura electrónica de la materia, cualquier variación de un
parámetro no eléctrico de un material viene acompañada por la variación de un
parámetro eléctrico. Eligiendo el material adecuado, esto permite realizar
transductores con salida eléctrica para cualquier magnitud física no eléctrica.
2. Dado que en el proceso de medida no conviene extraer energía del sistema
donde se mide, lo mejor es amplificar la señal de salida del transductor. Con
amplificadores electrónicos se pueden obtener fácilmente ganancias de
potencia de 1010 en una sola etapa, a baja frecuencia.
3. Además de la amplificación, hay una gran variedad de recursos, en forma de
circuitos integrados, para acondicionar o modificar las señales eléctricas.
Incluso hay transductores que incorporan físicamente en un mismo
encapsulado parte de estos recursos.
4. Existen también numerosos recursos para presentar o registrar información
si se hace electrónicamente, pudiéndose manejar no sólo datos numéricos,
sino también textos, gráficos y diagramas.
5. La transmisión de señales eléctricas es más versátil que la de señales
mecánicas, hidráulicas o neumáticas, y si bien no hay que olvidar que éstas
pueden ser más convenientes en determinadas circunstancias, como pueden
ser la presencia de radiaciones ionizantes o atmósferas explosivas, en muchos
casos estos sistemas han sido sustituidos por otros eléctricos. De hecho,
mientras en industrias de proceso (química, petróleo, gas, alimentación, textil,
etc.), donde se introdujeron en seguida los sistemas automáticos, se
encuentran actualmente sistemas neumáticos junto a sistemas eléctricos más
recientes, en cambio en las industrias de manufacturados, donde hay una serie
de procesos discontinuos y que son de automatización más reciente, apenas
hay sistemas neumáticos.
Un sensor primario es el que convierte la variable de medida en una señal de
medida, la entrada y la salida pertenecen al mismo dominio físico, siendo el
sensor electrónico quien la convierte en una señal eléctrica. Un método para
medir una diferencia de presiones, por ejemplo, consiste en emplear un
diafragma cuya deformación se mide mediante una galga extensométrica. En
este caso el diafragma es el sensor primario y la galga hace la transducción.
No obstante, se denomina transductor al conjunto de ambos elementos junto
con su encapsulado y conexiones.
Acondicionamiento y presentación
Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido
amplio, son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la
señal de salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o
registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un
equipo o instrumento estándar. Consisten normalmente en circuitos
electrónicos que ofrecen, entre otras funciones, las siguientes: amplificación,
filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación.
Si se considera, por ejemplo, el caso en que una de las etapas de tratamiento
de la señal de medida es digital, si la salida del sensores analógica, que es lo
más frecuente, hará falta un convertidor A/D. Éstos tienen una impedancia de
entrada limitada, exigen que la señal aplicada sea continua o de frecuencia de
variación lenta, y que su amplitud esté entre unos límites determinados, que no
suelen exceder de 10 V. Todas estas exigencias obligan a interponer un
acondicionador de señal entre el sensor, que muchas veces ofrece señales de
apenas unos milivoltios, y el convertidor A/D.
La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica,
acústica o táctil) o numérica (óptica). El registro puede ser magnético o sobre
papel, e incluso electrónico (memorias eléctricas), y exige siempre que la
información de entrada esté en forma eléctrica.
Interfaces, dominios de datos y conversiones
En los sistemas de medida, las funciones de transducción, acondicionamiento,
procesamiento y presentación, no siempre se pueden asociar a elementos
físicos distintos. Además, la separación entre el acondicionamiento y el
procesamiento puede ser a veces difícil de definir. Pero, en general, siempre es
necesaria una acción sobre la señal del sensor antes de su utilización final.
Con el término interfaz se designa, en ocasiones, el conjunto de elementos que
modifican las señales, cambiando incluso de dominio de datos, pero sin
cambiar su naturaleza, es decir, permaneciendo siempre en el dominio
eléctrico.
Se denomina dominio de datos al nombre de una magnitud mediante la que se
representa o transmite información. El concepto de dominios de datos y el de
conversiones entre dominios, es de gran interés para describir los
transductores y los circuitos electrónicos asociados En la figura se representa
un diagrama con algunos de los posibles dominios, detallando en particular
ciertos dominios eléctricos.
En el dominio analógico, la información está en la amplitud de la señal, bien se
trate de carga, corriente, tensión o potencia. En el dominio temporal, la
información no está en las amplitudes de las señales, sino en las relaciones
temporales: periodo o frecuencia, anchura de pulsos, fase. En el dominio
digital, las señales tienen sólo dos niveles. La información puede estar en el
número de pulsos, o venir representada por palabras serie o paralelo
codificadas.
El dominio analógico es, en general, el más susceptible a interferencias
eléctricas. En el dominio temporal, la variabIe codificada no se puede medir, es
decir, convertir al dominio de números, de forhia continua, sino que hay que
esperar un ciclo o la duración de un pulso. En el dominio digital, la obtención de
números es inmediata.
La estructura de un sistema de medida refleja, pues, las conversiones entre
dominios que se realizan, e influye particularmente en ella el que se trate de
una medida directa o indirecta.
Una medida física es directa cuando se deduce información cuantitativa acerca
de un objeto físico o acción mediante comparación directa con una referencia.
A veces se puede hacer simplemente de forma mecánica, como en el caso de
una balanza clásica.
Las medidas indirectas se efectúan a partir del cálculos efectuados con otras
medidas y de la aplicación de la ecuación que describe la ley que relaciona
dichas magnitudes. Los métodos empleados suelen ser siempre eléctricos. Es
el caso, por ejemplo, de la medida de la potencia transmitida por un eje a partir
de la medida del par y de la medida de su velocidad de rotación.
PRESENTACIÓNRESULTADOS
PRESENTACIÓNRESULTADOS
NEMÉRICOS GRÁFICOS
PRESENTACIÓNRESULTADOS
REGISTROMEMORIA
GRABACIÓNDISCO
VALOR NUMÉRICO
CONVERTIDORANALÓGICO/
DIGITAL
MUESTREO(SAMPLING)
DIF.POTENCIALINTENSIDADFRECUENCIA
DESPLAZAMIENTO
SENSOR (TRANSDUCTOR)PARÁMETRO A MEDIR
TIPOS DE SENSORES
El número de sensores disponibles para las distintas magnitudes físicas es tan
elevado que no se puede proceder racionalmente a su estudio sin clasificarlos
previamente de acuerdo con algún criterio.
Según el aporte de energía, los sensores se pueden dividir en moduladores y
generadores. En los sensores moduladores o activos, la energía de la señal de
salida procede, en su mayor parte, de una fuente de energía auxiliar. La
entrada sólo controla la salida. En los sensores generadores o pasivos, en
cambio, la energía de salida es suministrada por la entrada.
Los sensores moduladores requieren en general más hilos que los
generadores, ya que la energía de alimentación suele suministrarse mediante
hilos distintos a los empleados para la señal. Su sensibilidad se puede
modificar a través de la señal de alimentación, lo que no permiten los sensores
generadores. La designación de activos y pasivos se emplea en algunos textos
con significado opuesto al que se ha dado, por lo que aquí no se hará uso de
ella para evitar confusiones.
Según la señal de salida, los sensores se clasifican en analógicos o digitales.
En los analógicos la salida varía, a nivel macroscópico, de forma continua. La
información está en la amplitud, si bien se suelen incluir en este grupo los
sensores con salida en el dominio temporal. Si es en forma de frecuencia, se
denominan, a veces, «casidigitales», por la facilidad con que se puede convertir
en una salida digital.
En los sensores digitales, la salida varía en forma de saltos o pasos discretos.
No requieren conversión A/D y la transmisión de su salida es más fácil. Tienen
también mayor fidelidad y mayor fiabilidad, y muchas veces mayor exactitud.
Atendiendo al modo de funcionamiento, los sensores pueden ser de deflexión o
de comparación. En los sensores que funcionan por deflexión, la magnitud
medida produce algún efecto físico, que engendra algún efecto similar, pero
opuesto, en alguna parte del instrumento, y que está relacionado con alguna
variable útil. Un dinamómetro para la medida de fuerzas es un sensor de este
tipo en el que la fuerza aplicada deforma un muelle hasta que la fuerza de
recuperación de éste, proporcional a su longitud, iguala la fuerza aplicada.
En los sensores que funcionan por comparación, se intenta mantener nula la
deflexión mediante la aplicación de un efecto bien conocido, opuesto al
generado por la magnitud a medir. Hay un detector del desequilibrio y un medio
para restablecerlo. En una balanza manual, por ejemplo, la colocación de una
masa en un platillo provoca un desequilibrio, indicado por una aguja sobre una
escala. El operario coloca entonces una o varias masas en el otro platillo hasta
alcanzar el equilibrio, que se juzga por la posición de la aguja.
Las medidas por comparación suelen ser más exactas porque el efecto
conocido opuesto se puede calibrar con un patrón o magnitud de referencia de
calidad.
El detector de desequilibrio sólo mide alrededor de cero y, por lo tanto, puede
ser muy sensible y no necesita estar calibrado. Por contra, tienen en principio
menor respuesta dinámica y, si bien se pueden automatizar mediante un
servomecanismo, no se logra normalmente una respuesta tan rápida como en
los de deflexión.
Según el tipo de relación entrada-salida, los sensores pueden ser de orden
cero, de primer orden, de segundo orden o de orden superior. El orden está
relacionado con el número de elementos almacenadores de energía
independientes que incluye el sensor, y repercute en su exactitud y velocidad
de respuesta.
Clasificaciones de los sensores. Criterio Clases Ejemplos
Aporte de energía Moduladores Termistor Generadores Termopar
Señal de salida Analógicos Potenciómetro Digitales Codificador de posición
Modo de operación De deflexión Acelerómetro de deflexión De comparación Servoacelerámetro
En el cuadro se recogen todos estos criterios de clasificación y se dan
ejemplos de sensores de cada clase. Cualquiera de estas clasificaciones es
exhaustiva, y cada una tiene interés particular para diferentes situaciones de
medida. Ahora bien, para el estudio de un gran número de sensores se suele
acudir a su clasificación de acuerdo con la magnitud medida. Se habla, en
consecuencia, de sensores de temperatura, presión, caudal, humedad,
posición, velocidad, aceleración, fuerza, par, etc. Sin embargo, esta
clasificación difícilmente puede ser exhaustiva ya que la cantidad de
magnitudes que se pueden medir es prácticamente inagotable. Piénsese, por
ejemplo, en la variedad de contaminantes químicos en el aire o en el agua, o
en la cantidad de proteínas diferentes que hay en el cuerpo humano y que
interesa detectar.
Desde el punto de vista de la ingeniería electrónica, es más atractiva la
clasificación de los sensores de acuerdo con el parámetro variable: resistencia,
capacidad, inductancia, añadiendo luego los sensores generadores de tensión,
carga o corriente, y otros tipos no incluidos en los anteriores grupos. Si bien
este tipo de clasificación es poco frecuente, es el elegido en este texto, pues
permite reducir el número de grupos a unos pocos y se presta bien al estudio
de los acondicionadores de señal asociados.
Sensores y métodos de detección más frecuentes.
Magnitudes
Sensores Posición Distancia Velocidad Aceleración Fuerza Desplazamiento Vibración Potenciómetros Galgas
Resistivos Galgas + masa- Galgas Magnetorresis- resorte tencias
Capacitivos Condensadores Galgas diferenciales capacitivas
Transformadores Ley Faraday Transformadores Magneto-elástico Inductivos y diferenciales Transformadores diferenciales + Transformadores Electro-magnéticos Corr.Foucault diferenciales masa-resorte diferenciales +
Efecto Hall Efecto Hall célula de carga Corr.Foucault
Generadores Piezoeléctricos + Piezoeléctricos masa-resorte
Digitales Encoders increm. Encoders increm. Encod.absolutos
Uniones p-n Fotoeléctricos Ultrasonidos Reflexión Efecto Doppler
SENSORES UTILIZADOS EN MEDIDAS DE FUERZA Y POTENCIA
Los músculos del cuerpo se contraen de dos modos distintos. Si el músculo se
contrae (acorta o alarga) , produciendo desplazamiento de los segmentos se
dice que la contracción es anisométrica( miométrica o pliométrica). Sin
embargo, si el músculo ejerce una fuerza pero el ángulo articular permanece
constante, su acción es isométrica. De modo similar, un transductor rígido que
mida la fuerza sin un desplazamiento importante es fundamentalmente un
transductor isométrico. un transductor de desplazamiento que es capaz de
moverse a lo largo de todo su margen de variación requiriendo para ello una
fuerza despreciable, es un transductor isotónico o mejor dicho anisométrico.
En la medida de la fuerza y la potencia no se dispone de sensores primarios de
estas variables y deben ser calculadas por los resultados de la medición de
otras variables, por ejemplo:
- el desplazamiento, la velocidad y la aceleración están relacionadas entre
sí por operaciones de diferenciación e integración.
- conociendo la longitud de un segmento del cuerpo (por ejemplo, la del
hueso radio) es posible, por los resultados de la medición del ángulo
articular en uno de los extremos del segmento (en este caso, del ángulo
de la articulación del codo), calcular la trayectoria de la articulación en el
otro extremo del segmento (en este caso, en la articulación radiocarpiana).
- conociendo la masa que debe desplazarse y las variables cinemáticas
(D, V o A) se puede determinar la fuerza F o la potencia P.
- la deformación de un objeto elástico.
Habría que admitir además que la fuerza se puede determinar midiendo el
desplazamiento de un resorte lineal. De este modo la fuerza es proporcional al
desplazamiento.
Se puede deducir la velocidada partir del desplazamiento.La velocidad es la
tasa de variación o la derivada primera de la posición o desplazamiento
Siendo:
V = velocidad
D = desplazamiento
t=tiempo.
Análogamente, la aceleración A es la tasa de variación o la derivada primera de
la velocidad. La aceleración es además la derivada segunda del
desplazamiento
dD V=-------- dt
dV d2D A = -------- = --------- dt dt2
Las inversas de estas relaciones se pueden expresar como las integrales
A partir de estas relaciones se puede observar que sí es posible medir una de
estas variables (desplazamiento, velocidad o aceleración), las otras dos
variables se pueden calcular u obtener con métodos de diferenciación o
integración analógicos o digitales.
Las mediciones que con mayor frecuencia se efectúan en ingeniería y deporte
son:
- Desplazamiento.
- Proximidad.
- Velocidad.
- Aceleración.
- Fuerza y presión.
- Potencia y trabajo
A partir de las premisas anteriores en las que se ha explicado como de sueden
calcular los distintos parámetros mecánicos a partir de la detección de otras
señales, se entiende que se utilizarán los sensores más sencillos y fiables en la
detección primaria. Los sensores de posición, desplazamiento y proximidad
cumplen ampliamente con las condiciones anteriores.
Los sensores de desplazamiento miden la magnitud que se desplaza un
objeto;
Los sensores de posición determinan la posición de un objeto en relación con
un punto de referencia.
Los sensores de proximidad son una modalidad de sensor de posición y
determinan en qué momento un objeto se mueve dentro de una distancia crítica
del sensor. Los anteriores son dispositivos cuyas salidas son, en esencia, del
tipo todo o nada (encendido o apagado).
V =∫ A dt D = ∫ V dt = ∫ ∫ A (dt)2
Los sensores de desplazamiento y de posición se pueden clasificar en dos
tipos básicos: sensores de contacto, en los cuales, el objeto que se mide está
en contacto mecánico con el sensor, y sensores sin contacto, en los que no hay
contacto fisico entre el objeto y el sensor. En los métodos de desplazamiento
lineal por contacto, en general se utiliza un eje sensor en contacto directo con
el objeto que se monitorea. El desplazamiento de este eje se monitorea
mediante un sensor. Su movimiento se aprovecha para provocar cambios de
voltaje eléctrico, resistencia, capacitancia o inductancia mutua. En el caso de
los métodos de desplazamiento angular, en los que se utiliza una conexión
mecánica mediante la rotación de un eje, la rotación del elemento transductor
se activa directamente mediante engranes.
En los sensores que no hay contacto se recurre a los cambios en el medio (luz,
ultrasonidos, presión de un fluido, etc.) que provoca el objeto o sujeto a medir
en las proximidades de dichos sensores,
Transductores potenciométricos.
El dispositivo más simple para medir un desplazamiento es el potenciómetro
lineal o angular. Un potenciómetro es un elemento resistivo que tiene un
contacto deslizante que puede desplazarse a lo largo de dicho elemento. Éste
se puede utilizar tanto en desplazamientos lineales como rotacionales; dicho
desplazamiento se convierte en una diferencia de potencial. El punto en el que
se va a medir el desplazamiento se une simplemente a un contacto deslizante
que se puede mover a lo largo de una trayectoria con resistencia eléctrica
lineal, tal como un cable o una pista de carbón o una resistencia de hilo
bobinado. Si se aplica una tensión entre los terminales A y B de cada
dispositivo, el potencial del punto C, con respecto al punto A es proporcional a
la distancia lineal o angular de A a C. Una dificultad posible en este tipo de
transductor es el rozamiento del contacto sobre el alambre o resistencia. Un
verdadero transductor de desplazamiento no necesitaría ninguna fuerza para
mover el contacto, mientras que un transductor de fuerza necesitaría una
fuerza proporcional a la cuantía del desplazamiento al mover el contacto
deslizante. Donde se utilice un potenciómetro como transductor de fuerza, se
debe permitir que el objeto que produce la fuerza se mueva lo suficiente para
producir un cambio adecuado en la posición del contacto.
El potenciómetro rotacional está formado por una pista o canal circular con
devanado de alambre o por una capa de plástico conductor; sobre la pista rota
un contacto deslizante giratorio y ésta puede ser una sola circunferencia o
helicoidal. Con un voltaje de entrada constante Vs entre las terminales 1 y 3, el
voltaje de salida V0 . entre las terminales 2 y 3 es una fracción del voltaje de
entrada, la fracción que depende de la relación de resistencia R23 entre las
terminales 2 y 3 comparada con la resistencia total R13 entre las terminales 1 y
3, es decir:
Si la resistencia de la pista por unidad de longitud (por ángulo unitario) es
constante, entonces la salida es proporcional al ángulo a lo largo del cual gira
el deslizador. En este caso un desplazamiento angular se puede convertir en
una diferencia de potencial.
V0 / Vs = R23 / R13
Un efecto que debe tomarse en cuenta en el potenciómetro, es el de la carga
que se conecta en la salida, RL. La diferencia de potencial a través de la carga
VL es directamente proporcional a Vo sólo si la resistencia de carga es infinita.
Para cargas finitas, el efecto de la carga es transformar una relación lineal
entre voltaje de salida y ángulo en una relación no lineal.
El transformador diferencial.
Cuando se deban medir desplazamientos más pequeños que los que se
pueden detectar adecuadamente mediante un transductor de tipo
potenciométrico, se necesitan transductores de desplazamiento más sensibles.
Uno de tales dispositivos es el transformador. El transformador diferencial de
variación lineal también es conocido por su abreviatura TDVL (o LVDT, por sus
siglas en inglés).
El transformador diferencial consiste fundamentalmente en un transformador con un
primario y dos secundarios. El devanado de en medio es el primario y los otros son
secundarios idénticos conectados en serie de manera que sus salidas se oponen entre
sí.
El transformador tiene un núcleo móvil que está unido al punto en el que se va a medir
el desplazamiento. Como resultado del movimiento que se monitorea, a través del tubo
central se desplaza un núcleo magnético.
Si en el devanado primario se alimenta un voltaje alterno, en los devanados
secundarios se inducirán f.e.m.s alternas. Si el núcleo magnético está en el centro, la
cantidad de material magnético de los devanados secundarios es la misma. Por lo
tanto, las f.e.m.s inducidas en ambos devanados será la misma, y dado que están
conectados de manera que sus salidas se oponen entre sí, la salida neta obtenida es
cero.
Cuando se excita con una fuente de corriente alterna, el primario induce tensiones
iguales en los dos secundarios en tanto en cuanto el núcleo móvil esté exactamente
en el centro produciendo una salida neta de cero voltios. Sin embargo, cuando el
núcleo se desplaza desde su ubicación central en uno de los devanados habrá mayor
porción del núcleo magnético que en el otro, por ejemplo, mayor cantidad en el
devanado secundario 2 que en el devanado 1. En consecuencia, en uno de los
devanados se induce una mayor f.e.m. que en el otro y de ambos se obtiene una
salida neta. Dado que a mayor desplazamiento habrá mayor porción del núcleo en un
devanado que en el otro, la salida, que es la diferencia entre las dos f.e.m.s aumenta
en la medida que el desplazamiento monitoreado
sea mayor. De este modo, el transformador
diferencial es capaz de detectar variaciones de
desplazamiento enormemente pequeñas. Sin
embargo, un problema de este tipo de transductor de
desplazamiento es que no es lineal para
desplazamientos muy grandes.
Igual que el potenciómetro, el transformador diferencial es un verdadero transductor de
desplazamiento que se puede montar con baja elasticidad y de esta forma es
adecuado para medidas isotónicas.
Transductores de galga extensométrica.
Una galga extensométrica es un segmento de material conductor, tal como un
cable fino o una pieza de material semiconductor que se tensa o comprime
proporcionalmente al desplazamiento. Cuando se tensa, el cable u otro
dispositivo se alarga y, al mismo tiempo, se reduce el área de su sección
transversal, aumentando de esta forma su resistencia eléctrica. Análogamente,
cuando la galga se comprime, la resistencia disminuye. Dado que se necesita
una fuerza para tensar o comprimir el dispositivo, la galga extensométrica es
fundamentalmente un transductor de fuerza (isométrico).
Como ejemplo de dispositivo para medir el desplazamiento se coloca una galga
extensométrica a cada lado de un elemento flexible, tal como un segmento de
un metal elástico. Las galgas extensométricas se pegan al elemento de modo
que cuando éste se doble una de las galgas se tensa y la otra se comprime,
ambas proporcionalmente a la cuantía de la curvatura. Sí se fija un extremo del
brazo flexible en un punto de referencia (en voladizo) y se une el otro extremo
al punto cuyo desplazamiento se va a medir, el brazo se curvará debido al
desplazamiento y variarán por lo tanto las resistencias de las dos galgas. Dado
que el brazo flexible actúa como un muelle, la fuerza necesaria para producir el
desplazamiento medido es proporcional a dicho desplazamiento. Si se desea
medir el desplazamiento, el elemento se construye extremadamente flexible de
modo que la fuerza necesaria para curvarlo sea despreciable comparada con la
energía que produce el desplazamiento,. Por contra, si se va a medir la fuerza,
el brazo se construye rígido de modo que el movimiento sea despreciable y el
pequeño desplazamiento sea proporcional a la fuerza aplicada.
La sensibilidad de una galga extensométrica viene determinada por el factor de
sensibilidad, este término denota el porcentaje de cambio de resistencia por
cambio unitario de longitud. Así pues, el factor de sensibilidad se puede
expresar como:
siendo
∆R/R = la proporción de cambio de resistencia
∆L/L = la proporción de cambio de longitud correspondiente.
Configuración de una galga extensométrica con soporte típica.
El factor de sensibilidad medio para los metales es de alrededor de 2, mientras
que para el silicio (un material semiconductor) es de alrededor de 120. Para
aumentar la sensibilidad generalmente se tensan o comprimen varios
segmentos de cable y se conectan en serie, para formar una galga
extensométrica de hilo típica.
Las galgas extensométricas de hilo son de dos tipos fundamentales: con
soporte y sin soporte. En la galga extensométrica con soporte, el hilo se montar
sobre una lámina delgada de plástico o papel que se pega al material al que se
aplica el esfuerzo. Este es el tipo de galga extensométrica la fuerza de la propia
galga no es significativa debido a que el material al que está pegada la galga
soporta de hecho la carga aplicada
∆ R / R G = --------- ∆ L/ L
En las galgas
extensométricas sin soporte,
los hilos de la galga se
devanan bajo tensión entre
pivotes aislantes. En ésta
hay cuatro galgas sin soporte
unidas a dos elementos por
lo demás aislados,
denominados armadura y
marco., Se disponen topes
mecánicos para evitar que
una sobrecarga rompa los hilos. Cuando no se aplica ninguna fuerza, los hilos
se encuentran tensados y la armadura centrada en el marco. Al aplicar una
fuerza, aumenta la tensión de dos de las galgas, mientras que la tensión en las
otras dos disminuye.
Transductor de galga extensométrica sin soporte. (Tomado de D. Bartholomew,
Electrical Measurement and Instruments. Allyn & Bacon, Inc., Boston, Mass.).
Algunas galgas modernas se fabrican, en vez de con alambre, con una laminilla
metálica sobre un sustrato material mediante un proceso de grabado semejante
al que se utiliza en la fabricación de circuitos impresos. Estas galgas impresas
tienen características similares a las galgas extensométricas de alambre con
soporte.
Una galga extensométrica de semiconductor fabricada con silicio tiene un factor
de sensibilidad unas 60 veces mayor que las metálicas. Esto significa que con
galgas extensométricas de silicio se pueden utilizar transductores mucho más
pequefíos para realizar medidas de fuerza y desplazamiento. Esta mayor
sensibilidad permite además hacer galgas más rígidas con respuestas de hasta
2.000 Hz. La principal desventaja de este tipo de galgas es la variación de la
resistencia del silicio con la temperatura. Esta variación se puede compensar
parcialmente teniendo al menos dos galgas extensométricas en ramas
diferentes de un puente, técnica empleada también con galgas de hilo y de hoja
metálica por la misma razón. Otra desventaja parece ser una tendencia de los
materiales semiconductores a ser más frágiles que las galgas extensométricas
de hilo.
Las galgas extensométricas se conectan generalmente en una o más ramas de
un circuito puente, amplificando y registrando la salida del puente. Cuando se
utilizan dos o cuatro galgas extensométricas para realizar una sola medida, se
colocan en ramas diferentes del mismo puente. Esta disposición no sólo
aumenta la sensibilidad sino que además proporciona una compensación de
temperatura. Las galgas extensométricas de mercurio son mucho más
adaptables que las galgas metálicas o de semiconductor y de este modo son
muy útiles en ciertas aplicaciones fisiológicas, tales como los cambios de
diámetro en un músculo. Debido a su bajísima resistencia (de uno a pocos
ohmios), las galgas extensométricas de mercurio requieren circuitos especiales
para que se las pueda utilizar. El efecto de los cambios de temperatura, incluso
en los cables de entrada, puede llegar a ser un problema.
Se puede substituir el mercurio por un electrólito. Estas galgas presentan un
margen de resistencia más adecuado y son muy baratas, pero son escasas
debido a la dificultad de calibrarlas y conservarlas.
Otro dispositivo relacionado con éstos es la «resistencia de goma» que está
fabricada con un elastómero conductor. Al tensar la goma, cambia la
resistencia de una forma similar al mercurio en la galga extensométrica de
mercurio.
El deformímetro de resistencia eléctrica es un alambre metálico, una cinta de
papel metálico o una tira de material semiconductor en forma de oblea que se
adhiere a la superficie como si fuese una estampilla postal.
Un tipo de sensores de desplazamiento utiliza deformímetros unidos a
elementos flexibles en forma de viga voladiza, anillos . Cuando el elemento
flexible se dobla o se deforma debido a las fuerzas que se le aplican en un
punto de contacto que se desplaza, los deformímetros de resistencia eléctrica
montados en el elemento se someten a un esfuerzo y producen un cambio en
la resistencia, el cual es posible monitorear. Este cambio es una medida: del
desplazamiento o deformación del elemento flexible. Estos elementos se
utilizan por lo general en desplazamientos lineales del orden de 1 mm a 30 mm
y su error por no-linealidad es de más o menos 1% de su rango total.
Un peso unido a la armadura de una galga extensométrica sin soporte sirve de
acelerómetro.
Pico de aceleración basado en datos de Nigg et al., 1974; Unold, 1974; Voloshin and Wosk, 1982; Lafortune and Hennig
Sensores piezoeléctricos
Ciertas sustancias tienen la propiedad de que cuando se deforman físicamente,
producen una carga eléctrica proporcional a la deformación. Esta propiedad,
denominada efecto piezoeléctrico,, se encuentra de forma natural en la sal de
rochelle, cuarzo, ácido fosfórico y se puede inducir mediante tratamiento en el
titanato de bario.
Cuando un material piezoeléctrico se estira o comprime genera cargas
eléctricas; una de sus caras se carga en forma positiva y la cara opuesta se
carga en forma negativa. En consecuencia, se produce una diferencia de
potencial. La carga neta q en una superficie es proporcional a la cantidad x que
ACCIÓN COMENTARIO PICO DE ACELERACIÓN (g)CABEZA CADERA TIBIA
ESQUÍNIEVE POLVO 10 m/s 1 2 4 a 6NIEVE COMPACTA 10 mJs 2 3 30 a 60NIEVE COMPACTA 15 m/s 60 a 120NIEVE COMPACTA 15 m/s 100 a 200MARCHA 1 1 2 a 5CARRERATALÓN-PUNTA asfalto 1 a 3 2 a 4 5 a 17TALÓN-PUNTA hierba 1 a 3 2 a 4 5 a 10PUNTA asfalto 1 a 3 2 a 4 5 a 12GIMNASIACAIDA DESDE 1,5m sobre colch. 7 cm 3 a 7 8 a 14 25 a 35CAIDA DESDE 1,5m sobre colch.40cm 2 5 8
las cargas hayan sido desplazadas y, dado que el desplazamiento es
proporcional a la fuerza aplicada F:
donde
k es una constante
S una constante denominada sensibilidad de carga.
Esta depende del material y de la orientación de sus cristales. El cuarzo tiene
una sensibilidad de carga de 2.2 pC/N si el cristal se corta en determinada
dirección y las fuerzas se aplican en una dirección específica; el titanato de
bario tiene una sensibilidad de carga del orden de 130 pC/N mucho mayor que
la anterior, y la de titanato-zirconato de plomo es de unos 265 pC/N.
El voltaje es proporcional a la presión aplicada. La sensibilidad de voltaje del
cuarzo es del orden de 0.055 V/m Pa y la del titanato de bario es de unos 0.0
11 V/m Pa.
Cuando se aplican contactos a las caras del material piezoeléctrico se puede
obtener una señal eléctrica. El elemento piezoeléctrico es eléctricamente
equivalente a un generador de tensión, proporcionando una tensión
proporcional a la fuerza aplicada, conectado en serie con un condensador.
q = kx = SF
La salida es una tensión que se puede amplificar directamente y visualizar o
registrar. Cuando se conecta el elemento piezoeléctrico a un amplificador con
una impedancia de entrada moderadamente alta, que es el caso más
frecuente, la tensión en la entrada de este amplificador es proporcional a la
fuerza aplicada o a la deformación del elemento inmediatamente después de
que hayan cambiado la fuerza o la deformación.
Los elementos piezoeléctricos se encuentran con mayor frecuencia en micró-
fonos u otros transductores que miden el sonido o algún tipo de presión o vibra-
ción, tales como el movimiento del corazón contra las paredes del pecho o el
temblor.
Entre las características importantes de los transductores de cristal
piezoeléctrico se incluyen la sensibilidad (tensión de salida para un cambio de
esfuerzo dado) y la respuesta frecuencial.
Los sensores piezoeléctricos se usan para medir presión, fuerza y aceleración.
Sin embargo, las aplicaciones deben ser tales que la carga producida por la
presión no tenga mucho tiempo para su descarga espontánea o fuga y, por lo
tanto, en general se les utiliza para medir presiones transitorias en vez de
presiones permanentes.
Elemento capacitivo
Si se conecta una placa de un condensador al punto cuyo desplazamiento o
movimiento se va a medir y se fija la otra placa como referencia, cualquier
cambio en la posición relativa de las dos placas (distancia entre placas) se
refleja en una variación de capacidad.
Se puede medir el valor absoluto de la capacidad en un puente de
condensadores o bien conectar el condensador a una inductancia para formar
un circuito sintonizado. Cuando se excita con una tensión alterna justo a la
frecuencia de resonancia, el circuito sintonizado presenta una impedancia
proporcional a la capacidad del condensador, que a su vez refleja el
desplazamiento. Si en vez de ello, se incorpora el circuito sintonizado en un
oscilador, se puede obtener una señal de frecuencia modulada demodulable
mediante un discriminador de FM. Situando la placa móvil entre dos placas
fijas, se forman dos condensadores, de tal forma que al desplazarse la placa
móvil hacia una placa fija, aumenta la capacidad de este condensador,
alejándose al mismo tiempo la otra, reduciendo por consiguientela capacidad
del segundo condensador. De este modo se forma un transductor capacitivo
diferenciaL.
Sensores de proximidad por corrientes de Foucault Cuando a un devanado se aplica una corriente alterna se crea un campo
magnético alterno. Si próximo a este campo se encuentraun objeto metálico, en
él se inducen corrientes de Foucault o parásitas. Estas corrientes parásitas, a
su vez, producen un campo magnético que distorsiona el campo magnético que
lo origina. En onsecuencia, la impedancia del devanado, así como la amplitud
de la corriente altema se modifica. Cuando se alcanza cierto nivel
predeterminado, este cambio en la corriente puede activar un interruptor. Este
tipo de sensor no puede detectar la presencia de materiales no magnéticos
pero sí conductores y ofrece la ventaja de ser más o menos barato, de
dimensiones pequeñas, muy confiable y sensible a pequefíos desplazamientos.
Interruptor de proximidad inductivo
Está formado por un devanado enrollado en un núcleo. Al aproximar el extremo
del devanado a un objeto metálico, cambia la inductancia del primero. Este
cambio puede monitorearse por el efecto que produce en un circuito resonante
y sirve para activar un Se puede medir el valor absoluto de la inductancia
empleando un puente de corriente alterna o bien la inductancia variable puede
formar parte de un circuito sintonizado, que se puede tratar de la misma forma
descrita para el transductor capacitivo.
Codificadores ópticos
En los instrumentos anteriores, las variaciones de desplazamiento o fuerza
(y algunas veces velocidad o aceleración) aparecen como tensiones o
corrientes analógicas proporcionales a las variables que se miden. Sin
embargo, el desplazamiento angular se convierte algunas veces directamente
en un código binario que puede leer una computadora o se puede visualizar de
forma digital. El código binario es un conjunto de unos y ceros que representan
el ángulo de un eje. El número de unos y ceros del conjunto determina la
precisión con que se puede realizar la medida angular.
Un codificador es un dispositivo que produce una salida digital como resultado
de un desplazamiento lineal o angular. Los codificadores de posición se
clasifican en dos categorías:
-codificadores incrementales, los cuales detectan cambios en la rotación a
partir de una posición de datos.
-codificadores absolutos, que proporcionan la. posición
angular real.
La mayoría de los codificadores utilizan un principio
óptico en el que se explora según un radio un dibujo
mediante la transmisión de luz o un mecanismo de reflexión. A una distancia
del centro cualquiera a lo largo de un radio específico, el dibujo es claro (1) u
oscuro (0). Cada anillo concéntrico en el que puede haber una diferencia en el
dibujo representa un bit de información binaria. El conjunto de bits a lo largo de
un radio específico depende del ángulo girado por el eje y constituye un código
binario que indica el ángulo.
Un haz luminoso, al atravesar las ranuras de un disco, es detectado por un
sensor de luz adecuado. Cuando el disco gira, el sensor produce una salida en
forma de pulsos; la cantidad de pulsos es proporcional al ángulo que gira el
disco. Así, la posición angular del disco y, por lo tanto, del eje que gira con él,
se determina mediante la cantidad de pulsos producidos desde una posición.
En la práctica se utilizan tres pistas concéntricas con tres sensores. La pista
interna sólo tiene un orificio y sirve para ubicar la posición 'de origen' del disco.
Las otras dos pistas presentan una serie de orificios a igual distancia uno de
otro y cubren toda la circunferencia del disco, sólo que los orificios de la pista
de en medio están separados, en relación con los de la pista externa, a la mitad
del ancho de un orificio. Esta separación determina el sentido del giro. En un
giro en sentido de las manecillas del reloj los pulsos de la pista externa están
adelantados en relación con los de la pisa interna; en un giro en sentido
contrario a las manecillas del reloj, van atrasados. La resolución está definida
por la cantidad de ranuras en el disco. Si durante una revolución aparecen 60
ranuras y dado que una revolución equivale a un giro de 360º la resolución
correspondiente es de 360/60 = 6º
Existe un tipo de codificador digital lineal que convierte el movimiento lineal y el
desplazamiento en un código digital. En este dispositivo, un explorador óptico
se mueve sobre dos conjuntos de zonas alternativamente claras y oscuras,
produciendo dos salidas pulsátiles en fase. La frecuencia de estas salidas
corresponde a la velocidad del objeto cuyo desplazamiento o movimiento se
mide.
La fase relativa de las dos salidas indica la dirección del movimiento
El número de alternancias de los impulsos de salida indica la cuantía del
movimiento.
Un contador electrónico que recibe ambos conjuntos de impulsos indica el
desplazamiento del objeto que se mide. Si el contador tiene una salida digital,
ésta proporciona una representación del desplazamiento codificada.
Celesco Transducer Products, Inc.
En un codificador absoluto la salida es un número binario de varios dígitos que
representa determinada posición angular. El disco giratorio tiene cuatro círculos
concéntricos de ranuras y cuatro sensores para detectar los pulsos de luz. Las
ranuras están dispuestas de manera que la salida sucesiva de los sensores es
un número en código binario. Los codificadores típicos tienen hasta 10 o 12
pistas. La cantidad de bits del número binario corresponde al número de pistas.
Por ello, si hay 10 pistas habrá 10 bits y la cantidad de posiciones que es
posible detectar es de 210, es decir, 1024, con una resolución de 360/1024 =
0.35º.
En general no se utiliza la forma normal del código binario porque al pasar de
un número binario al siguiente podría cambiar más de un bit y si, por una
desalineación, uno de los bits cambia en forma fraccionaria antes que otros, de
momento aparecería un número binario intermedio y, al final, produciría un
conteo erróneo. Para solucionar lo anterior, en general se utiliza el Código Gray
o código cíclico binario. Éste sólo cambia un bit cuando se pasa de un número
al siguiente.
TRANSDUCTORES DEL TIPO DE INDUCCIÓN En el diseño de un transductor del tipo de inducción se emplea el principio de
que un conductor en un campo magnético variable o un conductor móvil en un
campo magnético fijo produce una tensión inducida proporcional a la velocidad
de movimiento. Los transductores de este tipo, que responden más bien a la
velocidad que al desplazamiento, producen tensiones alternas que se pueden
amplificar directamente. El tacogenerador sirve para medir la velocidad angular. Una de sus
modalidades es el tacogenerador de reluctancia variable, el cual está formado
por una rueda dentada de material ferromagnético unida a un eje giratorio. En
un imán permanente se enrrolla un devanado de captación; conforme gira la
rueda, los dientes pasan por la bobina y el volumen de aire entre bobina y
material ferromagnético varía. Se tiene un circuito magnético con un espacio de
aire que cambia de manera periódica. Por lo tanto, el flujo vinculado a la bobina
captadora cambia. El cambio cíclico resultante en el flujo produce una f.e.m.
alterna en la bobina.
En vez de usar el valor máximo de la f.e.m. como medida de la velocidad
angular, se puede recurrir a un acondicionador de señal en forma de pulso para
transformar la salida en una secuencia de pulsos que un contador es capaz de
contar. La cantidad de pulsos contados en un cierto tiempo es una medida de
la velocidad angular.
Otra modalidad del tacogenerador es el generador de ca, el cual está formado
por una bobina, denominada rotor, que gira junto con un eje de rotación. Esta
bobina gira en un campo magnético producido por un imán permanente
estacionario o electroimán, de manera que en él se produce una f.e.m. altema.
La amplitud o frecuencia de esta f.e.m. altema se utiliza como medida de la
velocidad angular del rotor. La salida se puede rectificar para obtener una
corriente contínua cuya magnitud es proporcional a la velocidad angular.
En este apartado se han presentado muchos métodos para medir el
desplazamiento , fuerza, velocidad y aceleración. Sin embargo, hay que
reconocer que éstos representan sólo una pequeña muestra de los métodos de
medida posibles de que dispone el ingeniero o técnico en instrumentación
biomédica. En el área de las medidas físicas, acaso como en ninguna otra, se
pueden aplicar directamente métodos de medida desarrollados para otros
campos. Sin embargo, hay que tener cuidado para asegurar que el dispositivo
de medida no interfiera con el mecanismo que se mide y que las características
del transductor son aplicables y adecuadas al margen de las variables medidas
en el sistema biológico. Una precaución final consiste en cuidar las inesperadas
reacciones a la medida por parte del sistema donde se mide. Por ejemplo, un
músculo soportando la carga adicional de un transductor de fuerza puede que
no actúe del mismo modo que hace bajo su carga normal. Si el evaluador es
consciente de estos problemas, debería ser capaz de adaptar, a partir de las
ideas de que dispone, muchas formas de medida de variables físicas en el
organismo humano, nuevas y útiles.
CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS DE LOS SENSORES
Las características estáticas son los valores obtenidos cuando se presentan
condiciones de estado estable, es decir, valores obtenidos una vez que el
transductor se estabiliza después de recibir cierta entrada. La terminología
anterior se refiere a este tipo de estado. Las características dinámicas se
refieren al comportamiento entre el momento en que cambia el valor de entrada
y cuando el valor que produce el transductor logra su valor de estado estable.
Las características dinámicas se expresan en función de la respuesta del
transductor a entradas con determinadas formas
CARACTERíSTICAS ESTÁTICAS
El comportamiento del sistema de medida viene condicionado por el sensor
empleado. Es por ello importante describir las características de los sensores.
Sucede que, en la mayoría de los sistemas de medida, la variable de interés
varía tan lentamente que basta con conocer las características estáticas del
sensor. Ahora bien, las características estáticas influyen también en el
comportamiento dinámico del sensor, es decir, en el comportamiento que
presenta cuando la magnitud medida varía a lo largo del tiempo. No obstante,
se suele evitar su consideración conjunta por las dificultades matemáticas que
entraña, y se procede a la distinción entre características estáticas y
características dinámicas, estudiándose por separado. Los conceptos
empleados para describir las características estáticas no son de aplicación
exclusiva a los sensores, sino que son comunes a todo instrumento de medida.
Rango y margen. El rango de un transductor define los límites entre los cuales
puede variar la entrada. El margen es el valor máximo de la entrada menos el
valor mínimo. Por ejemplo, una célula de carga utilizada para medir fuerzas,
podría tener un rango de 0 a 50 kN y un margen de 50 kN.
Exactitud, fidelidad, sensibilidad
Exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de
medición podría estar equivocado. Es por lo tanto, igual a la suma de todos los
errores posibles más el error en la exactitud de la calibración del transductor.
Por ejemplo, si la exactitud de un instrumento para medir temperatura se
especifica como un valor de ±2 ºC, la lectura en el instrumento estará entre +2
y -2 ºC, del valor real.
La exactitud (en inglés, «accuracy») es la cualidad que caracteriza la capacidad
de un instrumento de medida de dar indicaciones que se aproximen al
verdadero valor de la magnitud medida. En castellano se emplea como
sinónimo de exactitud el término precisión.
El valor «exacto», «verdadero» o «ideal», es el que se obtendría si la magnitud
se midiera con un método «ejemplar». Se considera como tal aquel método de
medida en el que los expertos coinciden que es suficientemente exacto para la
finalidad pretendida con los resultados que se obtengan.
Error es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero
de la cantidad que se mide.
Error = valor medido - valor real
Por ejemplo, si un sistema de medición marca un valor de temperatura de 25
ºC, cuando el valor real de la temperatura es 24 ºC, el error es +1 ºC. Si la
temperatura real fuera 26 ºC, entonces el error sería -1 ºC. El sensor puede
producir un cambio en la resistencia de 10.2 Q, cuando el cambio verdadero
debió ser de 10 5 Q El error es de -0 3 Q
La diferencia entre la indicación del instrumento y el verdadero valor se
denomina error absoluto. A veces se da como porcentaje respecto al máximo
valor que puede medir el instrumento (valor de fondo de escala) o con respecto
a la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo medibles.
error absoluto = resultado - verdadero valor
Error relativo es el cociente entre el error absoluto y el verdadero valor de la
magnitud medida, . Éste suele tener dos términos: uno dado como porcentaje
(tanto por ciento) de la lectura, y otro constante, que puede estar especificado
como porcentaje del fondo de escala o un umbral, o un número de «cuentas»
en el caso de instrumentos digitales,
error relativo = error absoluto /verdadero valor
Para poder comparar distintos sensores entre sí en cuanto a su exactitud, se
introduce la denominada «clase de precisión». Todos los sensores de una
misma clase tienen un error en la medida, dentro de su alcance nominal y en
unas condiciones establecidas, que no supera un valor concreto, denominado
«índice de clase».
El valor medido y su inexactitud deben darse con valores numéricos
compatibles, de forma que el resultado numérico de la medida no debe tener
más cifras de las que se puedan considerar válidas a la luz de la incertidumbre
sobre dicho resultado. Por ejemplo, al medir la temperatura ambiente, un
resultado de la forma 20ºC ± 1ºC está expresado correctamente, mientras que
las expresiones 20ºC ± 0,1ºC, 20,5ºC ± 1ºC y 20,5ºC ± 10% son todas
incorrectas.
Hay que ser también precavido al traducir unidades, para no aumentar
falsamente la precisión. Por ejemplo, una longitud de 19,0 pulgadas (1 pulgada
= 25,4 min) no puede expresarse directamente como 482,6 min, porque
mientras el resultado original da a entender que hay una indeterminación en la
cifra de las décimas de pulgada (2,54 min), el segundo coloca la
indeterminación en la cifra de las décimas de milímetro. Es decir, el resultado
original da a entender que la longitud real está entre 485 min y 480 min,
mientras que la traducción directa sugiere que está entre 482,5 min y 482,7
min.
La fidelidad (en inglés americano designada a veces como «precision») es la
cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar el
mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismas
condiciones determinadas (ambientales, operador, etc.), prescindiendo de su
concordancia o discrepancia con el valor real de dicha magnitud. La fidelidad
implica que se tenga simultáneamente una conformidad en las sucesivas
lecturas y un número alto de cifras significativas y es, por tanto, una condición
necesaria pero no suficiente para la exactitud.
Distintas situaciones de medida que indican la diferencia entre exactitud y
fidelidad. En el caso a) hay una gran exactitud y una baja fidelidad. En el caso
b) la fidelidad es mayor pero hay una gran inexactitud.
Repetibilidad/Reproducibilidad. Los términos repetibilidad y reproducibilidad se
utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma
salida después de aplicar varias veces el mismo valor de entrada. Cuando ya
no se logra obtener la misma salida después de aplicar el valor de entrada, el
error se expresa como un porcentaje de la salida a rango total.
Repetibilidad = val. máx. - val. mínimo obtenidos X 100 rango total
La repetibilidad se refiere al mismo hecho, pero cuando las medidas se realizan
en un intervalo de tiempo corto. Cuantitatívamente, es el valor por debajo del
cual se encuentra, con una probabilidad especificada, el valor absoluto de la
diferencia entre dos resultados individuales obtenidos en las condiciones
antedichas. Si no se dice lo contrarío, la probabilidad se toma del 95%.
Estabilidad. La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir la
misma salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un
periodo. Para describir el cambio en la salida que ocurre en ese tiempo, se
utiliza el término deriva. Ésta se puede expresar como un porcentaje del rango
de salida total. El término deriva del cero se refiere a los cambios que se
producen en la salida cuando la entrada es cero.
La reproducibilidad se refiere también al grado de coincidencia entre distintas
lecturas individuales cuando se determina el mismo parámetro con un método
concreto, pero con un conjunto de medidas a largo plazo o realizadas por
personas distintas o con distintos aparatos o en diferentes laboratorios.
Cuantitativamente, es el valor por debajo del que se encuentra, con una
probabilidad especificada, el valor absoluto de la diferencia entre dos
resultados individuales obtenidos en las condiciones anteriores. Si no se dice lo
contrario, la probabilidad se toma del 95%.
En sensores, cuando hay una variación de la salida a lo largo del tiempo se
habla a veces de «inestabilidad», y se dice que el sensor tiene derivas. En
particular, se especifican a veces las denominadas derivas de cero y derivas
del factor de escala. La deriva de cero expresa la variación de la salida con
entrada nula. La deriva del factor de escala expresa la variación de la
sensibilidad.
Sensibilidad es la relación que indica qué tanta salida se obtiene por unidad de
entrada, es decir, salida/entrada. Por ejemplo, un termómetro de resistencia
puede tener una sensíbilidad de 0.5 Ω/ºC. La sensibilidad es la pendiente de la
curva de calibración, que puede ser o no constante a lo largo de la escala de
medida.
Banda/tiempo muerto. La banda muerta o espacio muerto de un transductor es
el rango de valores de entrada durante los cuales no hay salida. Por ejemplo,
en la fricción de rodamiento de un medidor de flujo con rotor significaría que no
se produce salida hasta que la entrada alcanza cierto umbral de velocidad. El
tiempo muerto es el lapso que transcurre desde la aplicación de una entrada
hasta que la salida empieza a responder y a cambiar.
Otras características: resolución, linealidad
Resolución es el cambio mínimo del valor de la entrada capaz de producir un
cambio observable en la salida. Cuando la entrada varía continuamente en
todo el rango, las señales de salida de algunos sensores pueden cambiar a
pequeños intervalos. Un ejemplo es el potenciómetro con devanado de
alambre: la salida aumenta escalonada conforme el deslizador del
potenciómetro pasa de una vuelta del devanado a otra.
La linealidad expresa el grado de coincidencia entre la curva de calibración y
una línea recta determinada.
Actualmente, con la posibilidad de incorporar un microprocesador en los
sistemas de medida, interesa más la repetibilidad que la linealidad, pues
siempre es posible crear una tabla conteniendo los valores de entrada que
correspondan a los valores de salida detectados. Mediante una interpolación
adecuada, es posible reducir el tamaño de dicha tabla.
Impedancia de salida. Cuando un sensor que produce una salida eléctrica se
vincula con un circuito electrónico, es necesario conocer la impedancia de
salida dado que ésta se va a conectar en serie o en paralelo con dicho circuito.
Al incluir el sensor, el comportamiento del sistema con el que se conecta podría
modificarse de manera considerable. En la sección 4. 1.1 se aborda el tema de
la carga.
Para ejemplificar lo anterior considere el significado de las siguientes
especificaciones de un transductor de presión de galgos extensométricos:
Rangos: 70 a 1000 kPa, 2000 a 70 000 kPa
Voltaje de alimentación: 10 V cd o ca, r.m.s. Salida a rango total: 40 mV
Alinealidad e histéresis: ±0.5% de la salida a rango total
Rango de temperatura: -54ºC a+120ºC en funcionamiento
Deriva del cero térmica : 0.030% de la salida a rango total/ºC
El rango anterior indica que el transductor sirve para medir presiones entre 70 y
1000 kPa, o 2000 y 70 000 kPa. Para funcionar requiere una fuente de
alimentación de 10 V cd o ca r.m.s., produce una salida de 40 mV` cuando la
presión en el rango inferior es 1000 kPa y cuando es 70 000 kPa en el rango
superior. La no linealidad y la histéresis pueden producir errores de ±0.5% de
1000, es decir, ±5 kPa en el rango inferior y de ±0.5% de 70 000, es decir, ±350
kPa en el rango superior. Este transductor se puede utilizar entre -54 y + 120
ºC de temperatura. Cuando la temperatura cambia en 1 ºC la salida del
transductor correspondiente a Una entrada cero cambia 0.030% de 1000 = 0.3
kPa en el rango inferior y 0.030% de 70 000 = 21 kPa en el rango superior.
CARACTERíSTICAS DINÁMICAS
La descripción del comportamiento del sensor se hace en este caso mediante
las denominadas características dinámicas: error dinámico y velocidad de
respuesta (retardo). El error dinámico es la diferencia entre el valor indicado y
el valor exacto de la variable medida, siendo nulo el error estático. Describe la
diferencia en la respuesta del sensor a una magnitud de entrada según que
ésta sea constante o variable en el tiempo.
La velocidad de respuesta indica la rapidez con que el sistema de medida
responde a los cambios en la variable de entrada. En cuanto a la medida, no
importa mucho que exista un retardo entre la magnitud aplicada a la entrada y
la indicación correspondiente a la salida.
Para poder determinar las características dinámicas de un sensor, hay que
aplicar a su entrada una magnitud variable. Ésta puede ser de muchas formas
distintas, pero lo normal y suficiente para un sistema lineal es estudiar la
respuesta frente a una entrada transitoria (impulso, escalón, rampa), periódica
(senoidal) o aleatoria (ruido blanco). La elección de una u otra depende del tipo
de sensor. Es difícil, por ejemplo, tener una temperatura con variaciones
senoidales, pero es fácil producir un cambio de temperatura brusco, a modo de
escalón. En cambio, es más fácil producir un impulso que un escalón de
aceleración.
Para describir matemáticamente el comportamiento dinámico del sensor, se
supone que la salida y la entrada se relacionan según una ecuación diferencial
lineal de coeficientes constantes y que, por lo tanto, se tiene un sistema lineal
invariante en el tiempo.
TIPOS DE ERROR
Error por histéresis. Los transductores pueden producir distintas salidas de la
misma magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un
incremento o una reducción continuos. A este efecto se le conoce como
histéresis. La figura 2.1 muestra una salida de este tipo, donde el error por
histéresis es la diferencia máxima en la salida obtenida a partir de valores de
incremento y de decremento.
Error por no linealidad. Para muchos transductores se supone que en su
rango de funcionamiento la relación entre la entrada y la salida es lineal, es
decir, la gráfica de la salida respecto a la entrada produce una línea recta. Sin
embargo, son pocos los transductores en los que la relación anterior es
realmente una línea recta; por ello, al suponer la existencia de esta linealidad
se producen errores. Este error se define como la desviación máxima respecto
a la línea recta correspondiente. Para expresar numéricamente el error por no
linealidad se utilizan varios métodos. Las diferencias ocurren al determinar la
relación de la línea recta que especifica el error. Uno de estos métodos
consiste en dibujar la recta que une los valores de la salida con los puntos
extremos del rango; otro es determinar la recta con el método de mínimos
cuadrados, a fin de calcular qué línea se adapta mejor considerando que todos
los valores tienen la misma probabilidad de error; otro más es encontrar la línea
recta con el método de mínimos cuadrados para determinar el mejor ajuste que
también pase por el punto cero. En la figura 2.2 se ilustran los tres métodos y
cómo cada uno afecta el respectivo error por no linealidad. En general este
error se expresa como un porcentaje de la salida a rango total. Por ejemplo, un
transductor para medir presión tendría un error por no linealidad de ±0.5% del
rango total.
Errores sistemáticos.Se dice de un error que es sistemático cuando en el
curso de varias medidas de una magnitud de un determinado valor, hechas en
las mismas condiciones, o bien permanece constante en valor absoluto y signo,
o bien varía de acuerdo con una ley definida cuando cambian las condiciones
de medida. Dado que el tiempo es también una condición de medida, éstas
deben ser realizadas en un intervalo de tiempo breve. Los errores sistemáticos
dan lugar, pues, a un sesgo (en inglés, «bias») en las medidas. La posibilidad de estos errores se entiende si se considera que en el resultado
de una medida influye no sólo el aparato empleado para efectuarla sino
también el método, el operario (en algunos casos) y toda una serie de
circunstancias (climáticas, mecánicas, eléctricas, etc.) que nunca son ideales,
¡.e., constantes y conocidas todas.
La presencia de errores sistemáticos puede descubrirse, por tanto, midiendo la
misma magnitud con dos aparatos distintos, o con dos métodos distintos, o
dando las lecturas dos operarios distintos, o cambiando de forma ordenada las
condiciones de medida y viendo su efecto en el resultado. Para juzgar sobre la
consistencia de los resultados obtenidos hay que recurrir a criterios estadísticos
[3]. En cualquier caso, siempre hay un cierto riesgo de que un error sistemático
pase inadvertido, incluso en las medidas de mayor calidad. El objetivo será,
pues, tener un riesgo muy pequeño de que haya errores grandes no
detectados.
Errores aleatorios. Los errores aleatorios son los que permanecen una vez
eliminadas las causas de errores sistemáticos. Se manifiestan cuando se mide
repetidamente la misma magnitud, con el mismo instrumento y el mismo
método, y presentan las propiedades siguientes:
1. Los errores aleatorios positivos y negativos de igual valor absoluto tienen la
misma probabilidad de producirse.
2. Los errores aleatorios son tanto menos probables cuanto mayor sea su valor.
3. Al aumentar el número de medidas, la media aritmética de los errores
aleatorios de una muestra -conjunto de medidas- tiende a cero.
4. Para un método de medida determinado, los errores aleatoríos no exceden
de cierto valor. Las medidas que lo superan deben repetirse y, en su caso,
estudiarse por separado.
Los errores aleatorios se denominan también errores accidentales o fortuitos, y
ello da a entender que pueden ser inevitables. La ausencia de variaciones de
unas a otras lecturas cuando se están realizando una serie de medidas de la
misma magnitud con el mismo sistema de niedida, no es necesariamente una
indicación de ausencia de errores aleatorios. Puede suceder, por ejemplo, que
el instrumento no tenga suficiente resolución, es decir, que su capacidad para
apreciar pequeños cambios en la magnitud medida sea muy limitada, de modo
que no sean detectados por el operario en el dispositivo final de lectura.
La presencia de errores aleatorios hace que después de realizar una o varias
medidas de una determinada magnitud se tenga una incertidumbre sobre el
verdadero valor de ésta (valor «exacto»). Cuanto mayor sea dicha
incertidumbre, evaluada mediante parámetros estadísticos, menos repetible es
la medida. Si además hay errores sistemáticos, el resultado final diferirá del
correcto y, por tanto, la medida será inexacta.
Si se hace la media de varias lecturas, los errores aleatorios se cancelan y
quedan sólo los errores sistemáticos. Ya que éstos son reproducibles, se
pueden conocer para unas condiciones de medida dadas y corregir la lectura
cuando se mida en las mismas condiciones. Esta determinación de la
diferencia entre el verdadero valor y el valor obtenido se realiza durante la
calibración, en unas condiciones dadas, y normalmente durante este proceso
se ajusta el instrumento para eliminar dicho error. Cuando se realice una
medida aislada, en las mismas condiciones, quedará sólo la componente
aleatoria del error.
Sucede en la práctica, sin embargo, que durante el proceso de calibración sólo
se pueden eliminar los errores sistemáticos en condiciones muy específicas,
por lo que es posible que en otras condiciones se tengan errores de este tipo
incluso superiores a los aleatorios que el fabricante recoge en las
especificaciones. Aunque no hay obligatoriedad de hacerlo así, lo habitual es
especificar el margen que es probable contenga el verdadero valor, dando de
alguna forma la diferencia entre el valor máximo y el mínimo.
FACTORES A CONSIDERAR EN LA ELECCIÓN DE UN SENSOR.
Magnitud a medir -Margen de medida
-Resolución
-Exactitud deseada
-Estabilidad
-Ancho de banda
-Tiempo de respuesta
-Límites absolutos posibles de la magnitud a medir
-Magnitudes interferentes
Características de salida -Sensibilidad
-Tipo: tensión, corriente, frecuencia
-Forma señal: unipolar, flotante, diferencia
-Impedancia
-Destino: presentación analógica, conversión digital
-telemedida
Características de alimentación - Tensión
- Corriente
- Potencia disponible
- Frecuencia (si alterna)
- Estabilidad
Características ambientales - Margen de temperaturas
- Humedad
- Vibraciones
- Agentes químicos
- ¿Atmósfera explosiva?
- Entorno electromagnético
Otros factores - Peso
- Dimensiones
- Vida media
- Coste de adquisición
- Disponibilidad
- Tiempo de instalación
- Longitud de cable necesaria
- Tipo de conector
- Situación en caso de fallo
- Coste de verificación
- Coste de mantenimiento
- Coste de sustitución
Acondicionamiento y presentación
Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido am- plio, son los
elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida de un sensor
electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un
procesamiento posterior mediante un equipo o ins- trumento estándar. Consisten normalmente en
circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras funciones, las siguientes: amplificación, filtrado,
adaptación de impe- dancias y modulación o demodulación.
Si se considera, por ejemplo, el caso en que una de las etapas de tratamiento de la señal de
medida es digital, si la salida del sensor es analógica, que es lo más frecuente, hará falta un
convertidor A/D. Éstos tienen una impedancia de entrada limitada, exigen que la señal aplicada sea
continua o de frecuencia de variación lenta, y que su amplitud esté entre unos límites determinados,
que no suelen exce- der de 10 V. Todas estas exigencias obligan a interponer un acondicionador de
se- ñal entre el sensor, que muchas veces ofrece señales de apenas unos milivoltios, y el
convertidor A/D.
La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica, acús- tica o táctil) o
numérica (óptica). El registro puede ser magnético o sobre papel, e incluso electrónico (memorias
eléctricas), y exige siempre que la información de entrada esté en forma eléctrica.
ATI Industrial Automation
Acondicionamiento de señales
La señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma
adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser, por ejemplo, demasiado
pequeña, y sería necesario amplificarla; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y
requerir su linealización; ser analógica y requerir su digitalización; ser digital y convertirla en
analógica; ser un cambio en el valor de la resistencia, y convertirla a un cambio en corriente; consistir
en un cambio de voltaje y convertirla en un cambio de corriente de magnitud adecuada, etcétera. A
todas estas modificaciones se les designa en general con el término acondicionamiento de señal. Por
ejemplo, la salida de un termopar es un pequeño voltaje de unos cuantos milivolts. Por lo tanto, es
necesario utilizar un módulo acondicionador de señal para modificar dicha salida y convertirla en una
señal de corriente de tamaño adecuado, contar con un medio para rechazar ruido, lograr una
linealización, y una compensación por unión fría (es decir, la compensación cuando la unión fría no
está a 0 ºC.
Interconectándose con un microprocesador
Los dispositivos de entrada y de salida están conectados con un sistema de microprocesador
mediante puertos. El término interfaz se refiere a un elemento que se usa para interconectar diversos
dispositivos y un puerto. Existen así entradas de sensores, interruptores y teclados, y salidas para
indicadores y actuadores. La más sencilla de las interfaces podría ser un simple trozo de alambre.
En realidad, la interfaz cuenta con acondicionamiento de señal y protección; esta última previene
daños en el sistema del microprocesador. Por ejemplo, cuando es necesario proteger las entradas
de voltajes excesivos o de señales de polaridad equívoca.
Los microprocesadores requieren entradas de tipo digital; por ello, cuando un sensor produce una
salida analógica, es necesario una conversión de señal analógica a digital. Sin embargo, muchos
sensores sólo producen señales muy pequeñas, a veces de unos cuantos milivolts. Este tipo de
señales es insuficiente para convertirla de analógica a digital en forma directa, por lo que primero se
debe amplificar. En las señales digitales también es necesario acondicionar la señal para mejorar su
calidad. La interfaz requiere entonces varios elementos.
Hay también que considerar la salida del microprocesador, quizás para operar un actuador. Aquí
también es necesaria una interfaz adecuada. Si el actuador requiere una señal analógica, la salida
digital del microprocesador deberá convertirse en señal analógica. Podría también presentarse la
necesidad de una protección para impedir que las señales que acaban de salir vuelvan a entrar al
mismo puerto de salida, lo que dañaría al microprocesador.
Procesos del acondicionamiento de señales
Los siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de
una señal:
1 . Protección para evitar daño al siguiente elemento, por ejemplo un microprocesador, como
consecuencia de un voltaje o una corriente elevados. Para tal efecto, se colocan resistencias
limitadoras de corriente, fusibles que se funden si la corriente es demasiado alta, circuitos para
protección por polaridad y limitadores de voltaje.
2. Convertir una señal en un tipo de señal adecuado. Sería el caso cuando es necesario
convertir una señal a un voltaje de cd, o a una corriente. Por ejemplo, el cambio en la resistencia
de un deformímetro se debe convertir en un cambio de voltaje. Para ello se utiliza un puente de
Wheatstone y se aprovecha el voltaje de desbalance. Aquí también podría necesitarse una señal
analógica o digital (ver la sección 3.6 sobre convertidores analógico-digital).
3. Obtención del nivel adecuado de la señal. En un termopar, la señal de salida es de unos
cuantos milivolts. Si la señal se va a alimentar a un convertidor analógico a digital para después
entrar a un microprocesador, será necesario ampliarla en forma considerable, haciendola de una
magnitud de milivolts a otra de volts. En la amplificación es muy común utilizar amplificadores
operacionales.
4. Eliminación o reducción del ruido. Por ejemplo, para eliminar el ruido en una señal se utilizan
filtros (ver sección 3.4).
5. Manipulación de la señal, por ejemplo, convertir una variable en una función lineal. Las
señales que producen algunos sensores, por ejemplo los medidores de flujo, son alineales y hay
que usar un acondicionador de señal para que la señal que se alimenta, en el siguiente elemento
sea lineal .
En las siguientes secciones se presentan algunos de los elementos que se pueden emplear para
acondicionar señales.
El fundamento de numerosos módulos para acondicionamiento de señal es el amplificador
operacional. Este es un amplificador de alta ganancia de cd, en general de 100 000 o más, y está
disponible como circuito integrado en chips de silicio. Tiene dos entradas: entrada inversora (-) y
entrada no inversora (+). La salida depende de cómo se hagan las conexiones de estas entradas.
Además de las anteriores, el amplificador operacional tiene otras entradas: una alimentación de
voltaje negativo, una alimentación de voltaje positivo y dos entradas conocidas como nulo del voltaje
de desvío, cuyo propósito es activar las correcciones que se deben hacer por el comportamiento no
ideal del amplificador .
Protección
Existen diversas situaciones en las que la conexión de un sensor con la unidad siguiente, por
ejemplo un microprocesador, entraña la posibilidad de causar daños como resultado quizás de un
voltaje o corriente elevados. Para protegerse contra corrientes grandes en la línea de entrada se
incorpora una serie de resistencias que limiten la corriente a un nivel aceptable y un fusible que se
funda cuando la corriente excede un nivel seguro. Contra altos voltajes y polaridades equivocadas se
utiliza un circuito con diodo Zener. Los diodos Zener se comportan como diodos comunes hasta que
se presenta un voltaje de ruptura, a partir del cual se convierten en conductores. Si se desea el paso
de un voltaje como máximo de 5 V, al tiempo que se rechacen voltajes de más de 5.1 V, se utiliza un
diodo Zener con especificación de voltaje de 5.1 V. De esta manera el voltaje en el diodo, y por lo
tanto el que se alimenta al siguiente circuito, disminuye. Dado que el diodo Zener tiene baja
resistencia a la corriente en una dirección y una resistencia elevada en la dirección contraria,
también sirve como protección contra polaridades invertidas. Si el diodo se conecta con la polaridad
correcta, produce una elevada resistencia a través de la salida y una elevada caída de voltaje. Si la
polaridad de la fuente está invertida, la resistencia del diodo es baj a y pequeña la caída de voltaje a
la salida.
En algunas situaciones es deseable aislar del todo los circuitos y eliminar todas las conexiones
eléctricas entre ellos. Para ello se utiliza un optoaislador; implica convertir una señal eléctrica en una
señal óptica; ésta pasa a un detector que, a su vez, la vuelve a convertir en señal eléctrica. La señal
de entrada se alimenta por un diodo emisor de luz infrarroja (LED). La señal infrarroja se detecta
mediante un fototransistor. En el circuito protector de un microprocesador; para evitar que la
polaridad del LED esté invertida o aplicar un voltaje demasiado elevado, se puede proteger con un
circuito con diodo Zener; si en la entrada además se aplica una señal alterna, en la línea de entrada
se coloca un diodo para rectificar dicha señal.
Cambridge Electronic Design Ltd
Filtrado
El término filtrado se refiere al proceso de eliminación de cierta banda de frecuencias de una señal y
permite que otras se transmitan. El rango de frecuencias que pasa un filtro se conoce como banda
de paso, y el que no pasa como banda de supresión; la frontera entre lo que se suprime y lo que se
pasa se conoce como frecuencia de corte. Los filtros se clasifican de acuerdo con los rangos de
frecuencia que transmiten o rechazan. Un filtro pasa bajas tiene una pasa bandas que acepta la
transmisión de todas las frecuencias desde 0, hasta cierto valor. El filtro pasa altas tiene una pasa
banda que permite la transmisión de todas las frecuencias a partir de un determinado valor hasta un
valor infinito. El filtro pasa bandas permite la transmisión de todas las frecuencias que están dentro
de una banda especificada. El filtro supresor de banda rechaza e impide la transmisión de todas las
frecuencias de cierta banda. En todos lo casos, la frecuencia de corte se define como aquella para la
cual el voltaje de salida es 70.7% del de la pasa banda. El término atenuación se aplica a la relación
entre las potencias de entrada y de salida, expresada como la relación del logaritmo de la relación,
por lo que la atenuación se expresa en unidades de belios. Dado que ésta es una magnitud bastante
grande, se utilizan los decibeles (dB), de ahí que la atenuación expresada en dB = 10 log (potencia
de entrada/potencia de salida). Puesto que la potencia en una impedancia es proporcional al
cuadrado del voltaje, la atenuación en dB = 20 log (voltaje de entrada/voltaje de salida). El voltaje de
salida correspondiente al 70.7% del de la banda pasa bajas corresponde, por lo tanto, a una
atenuación de 3 dB.
El término pasivo describe un filtro en el cual sólo hay resistencias, capacitores e inductores. El
término activo se refiere a un filtro en el que también hay un amplificador operacional. Los filtros
pasivos tienen la desventaja de que la corriente que absorbe el siguiente elemento puede modificar
la característica de frecuencia del filtro. Estos problemas no se presentan en los filtros activos.
Es muy común que los filtros pasa bajas se utilicen en parte del acondicionamiento de señales,
debido a que la mayor parte de la información útil que se transmite es de baja frecuencia. Dado que
el ruido tiende a producirse a frecuencias mayores, el filtro pasa bajas puede ser útil para bloquearlo.
De esta manera, el filtro pasa bajas se elige con una frecuencia de corte de 40 Hz para bloquear las
señales de interferencia de la línea de alimentación comercial y el ruido en general. La figura 3.20
muestra las configuraciones básicas que se pueden utilizar para un filtro pasa bajas pasivo y la figura
3.21, la forma básica de un filtro pasa bajas activo. Para mayores detalles sobre filtros se
recomienda la lectura de Filter Handbook de S. Niewiadorriski (Heinemann Newnes, 1989).
Filtro pasivo pasabajo
El puente de Wheatstone
El puente de Wheatstone se utiliza para convertir un cambio de resistencia en uno de voltaje. En la
figura se muestra la configuración básica de este puente. Cuando el voltaje de salida V0 es cero, el
potencial en B debe ser igual al potencial en D. La diferencia de potencial en R1, es decir, VAB, debe
ser igual a la diferencia en R3, o sea, VAD. Por lo tanto, I1R1 = I2R2. También significa que la
diferencia de potencial en R2, es decir, VBC, debe ser igual a la de R4, es decir VDC. Dado que en BD
no hay corriente, la de R2 debe ser igual a la que hay en R1 y la corriente en R4 debe ser la misma de
R3. Por consiguiente, l1IR2= I2R4.:
Considere qué sucede cuando una de las resistencias cambia su condición de balance. El voltaje de
alimentación Vs se conecta entre los puntos A y C, y por eso la caída de potencial en la resistencia
R1 es la fracción R1 / (R1 + R2). Por lo tanto:
Señales digitales
La salida que produce la mayoría de los sensores en general es de tipo analógíco. Cuando un
microprocesador forma parte del sistema de medición o de control, es necesario convertir la salida
analógica del sensor a una fonna digital antes de alimentarla al microprocesador. Por otra parte, la
mayoría de los actuadores funcionan con entra das analógicas, por lo que la salida digital de un
microprocesador debe convertirse a su forma analógica antes de utilizarla como entrada del
actuador.
El sistema binario se basa sólo en dos símbolos o estados: 0 y 1. A éstos se les conoce como dígitos
binarios o bits. Cuando un número se representa con este sistema, la posición del dígito en el
número indica el peso asignado a cada uno de los dígitos, aumentando dicho paso en un factor de 2
conforme se avanza de derecha a izquierda:
2 3 2 2 21 20
bit 3 bit 2 bit 1 bit 0
Por ejemplo, el número decimal 15 en un sistema binario se representa como 20 + 21 + 2 2 +2 3 =
1111. En un número binario al bit 0 se denomina bit menos significativo (LSB) y al bit mayor como bit
más significativo (MSB). La combinación de bits que representa un número se denomina palabra.
Por lo tanto, 1111 es una palabra de cuatro bits. El término byte se usa para designar un grupo de 8
bits.
Conversión de señales analógicas a digitales
La conversión de señales analógicas a digitales implica la conversión de las primeras a palabras
binarias.
El procedimiento utilizado es un temporizador que proporciona al convertidor analógico a digital
(CAD) impulsos de señal de duración regular y cada vez que éste recibe un impulso, muestrea la
señal analógica. El resultado del muestreo es una serie de impulsos angostos. A continuación se
utiliza una unidad de muestreo y retención para retener cada uno de los valores muestreados hasta
que se produzca el siguiente impulso; el resultado final se muestra en la figura. La unidad de
muestreo y retención es necesaria porque el convertidor analógico a digital requiere una cantidad
finita de tiempo, conocido como tiempo de conversión, para convertir la señal analógica en una señal
digital.
La relación entre la entrada muestreada y
retenida y la salida de un convertidor analógico a
digital se ilustra en la gráfica de la figura 3.28
para una salida digital restringida a tres bits. Cuando hay tres bits, existen 2 3 = 8 posibles niveles de
salida. Por lo tanto, dado que la salida del CAD para representar la entrada analógica sólo puede ser
uno de estos ocho posibles niveles, existe un rango de entradas en las cuales la salida no cambia.
Estos ocho posibles niveles de salida se conocen como niveles de cuantización y la diferencia en el
voltaje analógico entre dos niveles adyacentes se denomina intervalo de cuantización. Por lo tanto,
en el CAD de la figura 3.28, el intervalo de cuantización es de 1 V. Dada la naturaleza tipo escalón
de la relación, la salida digital no siempre es proporcional a la entrada analógica, por lo que siempre
habrá un error al que se denomina error de cuantización. Cuando la entrada está centrada en tomo
al intervalo, el error de cuantización es cero; el error máximo es igual a la mitad del intervalo o ±1/2
bit.
La longitud posible de la palabra determina la resolución del elemento, es decir, el mínimo cambio en
la entrada que produce un cambio en la salida digital. El mínimo cambio en la salida digital es de un
bit en la posición del menos significativo de la palabra, es decir, el bit que está en el extremo
derecho.
De esta manera, en un convertidor analógico a digital
que tiene una palabra de 10 bits y el rango de entrada
de su señal analógica es de 10 V, el número de niveles
que tienen una palabra de 10 bits es de 2 10 = 1024, y
por ello la resolución es de 10/ 1024 = 9.8 mV.
Considere un termopar que produce una salida de 0.5
mV/ºC . ¿Cuál será la longitud de la palabra necesaria,
cuya salida pasa a través de un convertidor analógico a
digital, si se desea medir temperaturas de 0 a 200 ºC con una resolución de 0.5 ºC? La salida a
escala total del sensor es de 200 x 0. 5 = 100 mV.
Efecto negativos de un muestreo (sampling) demasiado bajo
Formas de muestreo de dos señales simultáneas (2 canales)
Sistemas de presentación de datos
En este capítulo se trata el tema de la presentación visual de datos, por ejemplo, mediante los dígitos
de un visualizador de LEADs, o en la pantalla de una computadora. También se explica cómo se
guardan esos datos, por ejemplo, en el disco duro de una computadora,
Los sistemas de medición constan de tres elementos:
sensor, acondicionador de señal y visualizador o elemento
para la presentación de datos. Para presentar datos se
cuenta con una amplia gama de elementos que por
tradición se clasifican en dos grupos: indicadores y
registradores. Los indicadores proporcionan una indicación
visual instantánea de la variable medida, en tanto que los
registradores graban la señal de salida durante cierto
tiempo y proporcionan en forma automática un registro
permanente. El registrador es la opción más deseable si el evento tiene una alta velocidad o es
transitorio y es imposible que un observador lo siga, o bien, cuando hay una gran cantidad de datos
o es imperativo contar con un registro de los datos.
Tanto indicadores como registradores se subdividen, a su vez, en dos grupos de dispositivos:
analógicos y digitales. Ejemplo de un indicador analógico es el del medidor cuya aguja se desplaza a
través de una escala; un medidor digital es un visualizador que cuenta con números. Ejemplo del
registrador analógico es un registrador graficador con una pluma que se desplaza a lo largo de una
hoja de papel; en el registrador digital la salida, que consiste en una secuencia numérica, se imprime
en una hoja de papel.
Este capítulo también puede considerarse la conclusión de los capítulos que tratan los sistemas de
medición: sensores, acondicionamiento de señal y ahora presentación visual. Por ello, su propósito
es conjuntar todos estos elementos mediante ejemplos de sistemas de medición completos.
Carga
Un aspecto que debe tenerse en cuenta al conectar un sistema de medición es la carga, es decir, el
efecto que produce la conexión de una carga en las terminales de salida de algún elemento del
sistema de medición.
Al conectar un amperímetro en un circuito para medir una corriente se alteran la resistencia del
circuito y la corriente. Al realizar dicha medición también se modifica la corriente que se desea medir.
Conectar un voltímetro en una resistencia de hecho equivale a conectar dos resistencias en paralelo
y si la resistencia del voltímetro no es mucho mayor que la de la resistencia, la corriente de ésta se
modifica de manera considerable y, por lo tanto, se altera el voltaje que interesa medir. Al intentar
esta medición también se modifica el voltaje que se esté midiendo. A todo lo anterior se le llama
efecto de la carga.
Asimismo, el efecto de la carga se produce dentro del sistema de medición, si un elemento se
conecta con otro y se alteran las características del elemento precedente. Considere, por ejemplo, un
sistema de medición formado por un sensor, un amplificador y un elemento de presentación visual
(figura 4. l). El sensor tiene un voltaje de salida a circuito abierto Vs y una resistencia Rs La
resistencia de entrada del amplificador es Ri, y ésta es la carga propia del sensor. En consecuencia,
el voltaje de entrada desde el sensor está dividido
MEDIDORES Y REGISTRADORES
Los elementos para la presentación de datos que proporcionan la lectura de un valor de la magnitud
medida se llaman medidores. Cuando el dispositivo da un registro de la magnitud medida de forma
contínua o a ciertos intervalos se llama registrador
Medidores analógicos y digitales
El medidor de bobina móvil es un indicador analógico cuya aguja se desplaza a través de una escala.
El elemento básico del instrumento es un microamperímetro de c.d. con derivadores, multiplicadores
y rectificadores que sirven para convertir la corriente a otros rangos de corriente directa y para medir
corriente alterna, voltaje directo y voltaje alterno. En la corriente y voltajes altemos, el instrumento
está limitado a trabajar entre 50 Hz y 10 kHz. La exactitud de este medidor depende de varios
factores, entre ellos la temperatura, la cercanía de campos magnéticos o materiales ferrosos, cómo
se haya conectado el medidor, la fricción de los cojinetes, inexactitudes en el marcado de la escala
durante la fabricación, etcétera. También se producen errores por la forma como se hacen las
lecturas del medidor; por ejemplo, los errores de paralaje, cuando la posición de la aguja indicadora
en la escala se lee desde un ángulo que es recto respecto de la escala, así como errores porque se
estima la ubicación de la aguja entre dos marcas de la escala. La exactitud total en general es del
orden de ±O. 1 a ±5%. El tiempo que tarda el medidor de bobina móvil para que la desviación
alcance el equilibrio es del orden de unos cuantos segundos. Debido a la baja resistencia del
medidor es posible que haya problemas por efecto de carga.
La lectura de un voltímetro digital es una secuencia de dígitos. Este tipo de visualizador elimina los
errores de paralaje e interpolación y su exactitud puede llegar a ±0.005%. El voltímetro digital es en
esencia una unidad de muestreo y retención conectada a un convertidor analógico a digital, y un
contador que se encarga de contar su salida. Su resistencia es elevada, del orden de 10 MΩ, por lo
que tiende menos a producir efectos por carga que el medidor de bobina móvil, cuya resistencia es
mucho menor. Por ejemplo, si las especificaciones de un voltímetro digital indican 'Trecuencia
aproximada de 5 lecturas por segundo", quiere decir que el voltaje de entrada se muestrea cada 0.2
s. Éste es el tiempo que el instrumento tarda en procesar la señal y obtener una lectura. Por lo tanto,
si el voltaje de entrada cambia a una velocidad tal que se presenten cambios importantes en 0.2 s,
es posible que la lectura del voltímetro tenga errores. La frecuencia de muestreo típica de un
voltímetro digital económico es de 3 por segundo y tiene una impedancia de entrada de 100 MΩ.
Registradores graficadores analógicos
Existen tres tipos básicos de registradores graficadores analógicos: el registrador de lectura directa,
el registrador galvanométrico y el registrador potenciométrico o de circuito cerrado. Los datos se
registran en papel utilizando plumas de tinta con punta de fibra, mediante el impacto de una punta
que presiona una cinta de carbón sobre papel, con papel sensible a la temperatura que cambia de
color cuando la punta caliente se desplaza sobre su superficie, o bien mediante un haz de luz
ultravioleta que incide sobre papel sensible a la luz y utilizando un estilete de alambre de tungsteno
que recorre la superficie de papel con recubrimiento especial (una delgada capa de aluminio sobre
un tinte y una descarga eléctrica que elimina el aluminio y pone al descubierto dicho tinte).
El registrador de lectura directatiene una pluma o
estilete que se mueve en forma directa por la acción de desplaza miento del sistema de medición. .
Se utiliza una gráfica circular que gira a velocidad constante. La pluma se desplaza sobre líneas
radiales curvilíneas, por loque para graficar se debe usar papel con líneas curvas.
Con este papel es dificil hacer interpolaciones pero con cuatro plumas es posible registrar en forma
simultánea hasta cuatro variables independientes. Este instrumento es bastante robusto y su
exactitud es del orden de ±0.5% de la desviación total de la escala.
El registrador graficador galvanométrico se basa en el mismo principio del medidor de bobina móvil.
La bobina está suspendida entre dos puntos fijos mediante un alambre de suspensión. Al pasar una
corriente por la bobina, sobre ella actúa un torque que hace girar la suspensión. La bobina rota hasta
un ángulo en que el torque se balancea con el torque producido por la torsión de la suspensión. La
rotación de la bobina produce el desplazamiento de una pluma sobre una gráfica.
Si R es la longitud de la aguja y 0 es la desviación angular de la bobina, el desplazamiento y de la
pluma es y = R sen 0. Dado que 0 es proporcional a la corriente i que circula por la bobina, y es
proporcional al sen i. La anterior es una relación alineal. Sin embargo, si las desviaciones angulares
están limitadas a menos de ± 10% la relación puede considerarse razonablemente lineal y el error
por alinealidad será de menos de 0.5%. No obstante, hay un problema debido al desplazamiento en
arco y no en línea recta de la pluma; por lo tanto, para la graficación es necesario utilizar papel
curvilíneo. En este tipo de gráficas es difícil realizar la interpolación de puntos entre las líneas.
Registrador potenciométrico, que a veces se le llama registrador de circuito cerrado o servo
registrador de circuito cerrado. La posición de la pluma se monitorea mediante un contacto
deslizante que se desplaza a lo largo de un potenciómetro lineal. La posición del contacto determina
el potencial aplicado a un amplificador operacional. Éste resta la señal del contacto deslizante, la
cual se obtiene de la señal de entrada del sensor/acondicionador de señal. La salida del amplificador
es, por lo tanto, una señal relacionada con la diferencia entre las señales de la pluma y del sensor.
Esta señal se emplea para accionar un servomotor, el cual controla el movimiento de la pluma a
través de la gráfica. La pluma alcanza una posición donde no hay diferencia entre las señales de la
pluma y del sensor. A continuación la pluma rastrea la señal del sensor.
Los registradores potenciométrico s tienen resistencias de entrada elevadas, su exactitud es mayor
que la de los registradores galvanométricos (alrededor de ±O. 1 % de la lectura a escala total), pero
sus tiempos de respuesta son mucho más lentos. Los tiempos de respuesta característicos son del
orden de 1 a 2 s y sólo se utilizan en señales de cd, o frecuencias muy bajas, de hasta unos 2 Hz. Es
decir, sólo se utilizan para señales que cambian con lentitud. Debido a la fricción se necesita una
corriente mínima para accionar el motor, por ello se produce un error cuando un registrador no
responde a una señal de entrada pequeña. A este error se le conoce como banda muerta, por lo
general es de ±0.3% del rango del instrumento. En consecuencia, si el rango es de 5 mV, la banda
muerta equivale casi a +_0.015 mV.
Osciloscopio de rayos catódicos
El osciloscopio de rayos catódicos es un instrumento para medición de voltaje con capacidad para
presentar en forma visual señales de frecuencias muy elevadas. Un instrumento para propósito
general es capaz de responder a señales de hasta 10 MHz, en tanto que hay instrumentos más
especializados que llegan a responder a señales de hasta 1 GHz. Con el osciloscopio de doble haz
se pueden observar de manera simultánea dos líneas de exploración en la pantalla mientras que los
osciloscopios con memoria guardan la línea de exploración en la pantalla después de que
desaparece la señal de entrada; para quitar dicha línea hay que borrarla intencionalmente. Los
osciloscopios con memoria digital digitalizan la señal de entrada obtenida y la guardan en la
memoria. Esta señal se puede analizar y manipular en la pantalla analógica del osciloscopio después
de reconstruir la señal analógica. Mediante cámaras especiales conectadas en forma directa al
osciloscopio es posible obtener registros permanentes de líneas de exploración.
Los osciloscopios de propósito general casi siempre tienen desviación vertical, es decir, desviación
en el eje Y, y sus sensibilidades varían entre 5 mV y 20 V por división de la escala. Para observar
componentes de ca en presencia de voltajes de cd elevados a la línea de entrada se conecta un
capacitor de bloqueo. Cuando el amplificador funciona con ca, su ancho de banda por lo general va
de 2 Hz a 10 MHz y cuando funciona en cd, dicho ancho va desde cd hasta 10 MHz. La impedancia
de entrada Y es por lo común de 1 MΩ, derivada con una capacitancia de 20 pF. Cuando un circuito
externo se conecta en la entrada Y, los problemas debidos al efecto por carga y a la interferencia
pueden distorsionar la señal de entrada. Si bien es posible reducir la interferencia utilizando cable
coaxial, la capacitancia de éste y de la punta de prueba respectiva pueden ser tales, en especial a
bajas frecuencias, como para hacer necesario adicionar una impedancia más o menos pequeña a la
impedancia de entrada del osciloscopio, con lo cual se crea un significativo efecto por carga. Existen
diversos muestreadores que se pueden conectar al cable de entrada y cuyo diseño permite aumentar
la impedancia de entrada y evitar el problema por efecto de carga.
Visualizadores
En diversos sistemas de presentación visual se utilizan indicadores luminosos para mostrar un
estado encendido-apagado, o para una presentación visual alfanumérica. El término affianumérico es
la contracción de los términos alfabético y numérico y describe la presentación visual de letras del
alfabeto y números del 0 al 9 con puntos decimales. Una modalidad de estos visualizadores cuenta
con siete segmentos de 'luz' para generar los caracteres alfabéticos y numéricos.
Existe un formato que utiliza una matriz de 7 por 5 o de 9 por 7. Los caracteres se generan mediante
la activación de los puntos correspondientes.
Registradores de datos
La figura muestra los elementos básicos de un registrador de datos, unidad que monitorea las
entradas de una gran cantidad de sensores. Las entradas que envían los sensores, y después del
respectivo acondicionamiento de señal, se alimentan a un multiplexor. Este selecciona una de todas
las señales y la señal seleccionada se alimenta, después de amplificarla, al convertidor analógico a
digital. La señal digital se procesa en un microprocesador. Éste realiza operaciones aritméticas, por
ejemplo, el promedio de todas las mediciones realizadas. La salida del sistema se presenta en un
visualizador digital que indica la salida y número de canal; la señal también se utiliza para obtener un
registro permanente mediante una impresora o se guarda en un disco flexible o se transfiere a una
computadora para que la analice.
Como los registradores de datos con frecuencia se utilizan con termopares, hay entradas especiales
para los termopares, siempre que éstos tengan compensación de unión fría y linealización. El
multiplexor se conecta a cada sensor de uno en uno, por lo que la salida consiste de una secuencia
de muestras. Para seleccionar el muestreo de las entradas se programa el microprocesador para
que conecte el multiplexor y éste se limite a muestrear un solo
canal, realice un solo muestreo de todos los canales, haga un
muestreo continuo de todos los canales o realice un muestreo
periódico de todos los canales, digamos cada 1, 5, 15, 30 o 60
minutos.
Por lo general un registrador de datos puede manejar de 20 a
100 entradas, si bien hay algunos que pueden manejar
cantidades mucho mayores de hasta 1000. Su tiempo de muestreo y conversión es de 10 pis y es
capaz de realizar 1000 lecturas por segundo. Su exactitud característica es de 0,0 1 % de la entrada
a escala total y linealidad de ±0.005% de la entrada a escala total. El cross-talk es 0.01% de la
entrada a escala total. El término cross-talk se refiere a la interferencia que puede ocurrir cuando un
sensor funciona en respuesta a las señales de otros sensores.
SISTEMAS DE MEDIDA DE LA FUERZA Y LA POTENCIA
SENSORES - APLICACIONES
En el mundo de la actividad física y el deporte, los sistemas de medida
disponen de sensores específicos para cada una de las características que se
quieren medir. Actualmente los sensores que se utilzan en deporte dependen
de la manifestación de fuerza y potencia que se quiera medir. Nigg diferencia
dos manifestaciones de fuerza diciendo:
Si “algo” tiene la posibiliad de mantener deformado un muelle, a este
“algo” le llamamos fuerza en su sentido estático.
Si “algo” tiene la posibilidad de crear aceleraciones en una masa, a este
“algo” le llamamos fuerza en sentido dinámico.
Los factores mecánicos que permiten identificar mejor las manifestaciones de
fuerza son:
Presión.
Tracción y compresión.
Aceleración y velocidad.
Tiempo y posición.
Tensión en musculos o tendones.
Los dos primeros grupos se utilizan principalmente en manifestaciones
estáticas, y los otros en dinámicas.
Los mecanismos que utilizamos para cuantificar los efectos de la fuerza son:
Muelles y globos de aire o fuidos.
Sensores resistivos, capacitivos o inductivos.
Sensores piezoeléctricos.
Galgas extensiométricas.
Sistemas de micro-pirámides.
Detectores de proximidad.
Los mas utilizados son los sensores resistivos y capacitivos, normalmente
utilizados para medir presiones en calzado deportivo, y los sensores
piezoeléctricos y galgas extensiométricas usados en plataformas de fuerza y
dinamómetros isométricos.
Actualmente están ganando terreno a pasos de gigante los acelerómetros y los
encoders digitales en medidas dinámicas de fuerza y potencia, así como los
detectores de proximidad mecánicos en plataformas de contactos y ópticos en
plataformas de infra-rojos.
Encoders utilizados en medición de movimientos balísticos-Celesco Transducer Products, Inc.
Es muy importante seleccionar correctamente el elemento de medición de la
fuerza (el lugar de instalación de los extensómetros). En el deporte del remo los
transductores se pegan en el cono de la horquilla o en el remo (entre el mango
y la horquilla), en el estribo o en el banco. En la gimnásia sirven de elemento
medidor de la fuerza las paralelas, las anillas, los arzones del caballo con
arzones, etc.
Los transductores tensométrícos construidos con extensómetros son más
sólidos que los piezoeléctricos, sin embargo, son más inertes y de mayor
dimensión
La reacción del apoyo durante el despegue se puede medir con la ayuda de
plantillas y plataformas tensométricas. Desgraciadamente, debido a que
durante el despegue varía la posición del pie, al emplear las plantillas
tensométricas (estas se colocan en el calzado de carreras) es dificil, y a veces
resulta incluso imposible, determinar el sentido de la fuerza de la reacción del
apoyo.
En el deporte han recibido gran aceptación las plataformas
tensodinamográficas . Se colocan debajo del recubrimiento de la pista de
carreras, o de la pista para la carrera de impulso, en el sector de los saltos, y
en los terrenos de voleibol y baloncesto. Con la ayuda de las plataformas
tensodinamográficas se miden las componentes horizontal y vertical de la
reacción del apoyo.
Sensor tensiométrico implantable en el tendón
Sensor implantable en el tendón de Aquiles
La acelerometría es la parte de la técnica de la medición dedicada a la
medición de las aceleraciones.
En el deporte, los más difundidos son los transductores de aceleración que
emplean el efecto tensométrico y el efecto piezoeléctrico. Tanto en uno, como
en otro caso, se mide la fuerza de inercia que surge cuando se acelera o
cuando se frena el cuerpo, alguna de suspartes o un objeto externo, en
movimiento.
Lógicamente un elemento flexible de un acelerómetro es capaz de
recepcionar la aceleración solamente en un plano. Para registrar el vector
resultante de aceleración (en los tres planos) en un mismo dispositivo se
montan tres transductores iguales y se orientan de manera perpendicular unos
a otros, al igual que los ejes del sistema de coordenadas cartesianas.
La velocidad del deportista, o de las diferentes partes de su cuerpo, se puede
determinar mediante cálculos. Pero también existen otros métodos de medición
destinados a la medición directa de la velocidad.
El velocímetro
Sistema completo de medida basado en 2 plataformas de fureza -IBV
Se distingue por su sencillez . El fino hilo de este equipo se fija al deportista.
Durante la carrera él tira de este hilo y desenrolla una bobina especial cuya
velocidad de rotación se mide.
El método de la espidometría está basado en el efecto D o p p 1 e r que
permite, a distancia y sin contacto, medir la velocidad en los tramos rectos. En
este caso, sirve de transductor un emisor de oscilaciones ultrasonoras o
electromagnéticas dirigidas hacia el corredor a lo largo de la pista. El efecto
Doppler se manifiesta en que, al acercarse el deportista al emisor, la frecuencia
de las oscilaciones reflejadas en su cuerpo resulta superior a la frecuencia de
las oscilaciones del emisor (f.); y cuando el deportista se aleja del emisor, por el
contrario, resulta inferior.
La goniometría (del griego gonía, ángulo) son métodos de medición de los
desplazamientos angulares (de los desplazamientos articulares o los
desplazamientos angulares de los equipos y aparatos deportivos, por ejemplo,
del remo en el remo académico).
Cada vez se emplea con mayor frecuencia la electrogoniometría: las
magnitudes de los desplazamientos angulares se convierten en valores
proporcionales de voltaje eléctrico. Entre los transductores del goniograma la
mayor difusión la ha obtenido el transductor potenciométrico. Su elemento
principal es una resistencia variable (potenciómetro) cuyo eje se encuentra
unido a uno de los brazos del goniómetro; y el cuerpo, al otro. Los brazos del
goniómetro se colocan de manera paralela a los huesos del par cinemático
estudiado; además, el eje del potenciómetro debe coincidir con el eje de la
articulación. Al variar el ángulo articular, varía el voltaje eléctrico tomado en el
potenciómetro. La calibración de la instalación goniométrica permite calcular en
grados los valores obtenidos de los ángulos articulares. Para realizar la
calibración se colocan en un transportador, uno tras otro, diferentes valores de
ángulo comprendido entre los brazos del transductor goniométrico y se miden
las correspondientes magnitudes del voltaje eléctrico.
Fenómeno que sirve de base al método de medición
Efecto Efecto Inducc. Ley de Encoder Efecto Efecto Fotogr.
Variable medida tenso- piezo- electro- Ohm digital Doppler foto- Cinema.
métrico Eléctr. magnet Electr. Video
Fuerza +++ +++ ++ ++
Aceleración +++ ++ + ++ ++ ++
Velocidad + + ++ ++ +++ +++ ++
Desplazamiento lineal + ++ +++ +++
Desplazamiento
angular
+++ ++ +
OBJETIVOS DE LA EVALUACIÓN DE LA FUERZA Y LA POTENCIA EN EL DEPORTE
Los objetivos de la evaluación de la fuerza y la potencia no difieren de los
objetivos generales, pero aportan nuevos objetivos que son específicos de las
actividades ligadas a las acciones cuyo rendimiento dependa de la fuerza y la
potencia. Para D.G. Sale los objetivos deben ser definidos por el investigador
en estrecha colaboración con entrenadores y deportistas. Los principales
objetivos son:
-Definir la importancia de la fuerza y la potencia en el rendimiento en un
determinado deporte o actividad física. Si bién en lamayoría de los
deportes está demostrada la importancia de la fuerza y la potencia, hay
que determinar su importancia relativa en el rendimiento y sobre todo,
cuales son las manifestaciones de la fuerza que son mas determinantes
en el resultado. Para ello se correlacionan los resultados de los tets
específicos con los resultados deportivos en deportes que dependen de
habilidades cerradas como atletismo, halterofilia, natación, etc.. En
deportes que implican bailidades abiertas afectados por tácticas,
acciones de colaboración y oposición, etc. deben correlacionarse los
resultados de fuerza y potencia con actividades aisladas de las que se
conoce que intervienen directamente en el rendimiento del deporte.
-Valorar las capacidades neuro-musculares del deportista. A través de
las distintas pruebas en las que se ponen de manifiesto las
manifestaciones de fuerza y potencia se debe llegar a conocer
características neuro-musculares del sujeto.
-Desarrollar el perfil del deportista. A través de la evaluación de la
fuerza y la potencia y la comparación con los datos de otros sujetos o
grupos se puede situar al deportista en función de sus características. A
partir de aquí se pueden definir objetivos personalizados del
entrenamiento.
-Controlar el proceso de entrenamiento. Sólo a través de un seguimiento
sistemático se puede saber si el entrenamiento cumple con los objetivos
esperados. En tanto que la fuerza y la potencia en todas sus
manifestaciones son fundamentales en muchos deportes, a veces no se
puede comprender que se dedique la mayor parte del tiempo de
entrenamiento a estos factores y no se dedique ningún tiempo a
comprobar
si realmente se están cumpliendo los objetivos esperados.
-Seguimiento de programas de rehabilitación. Como en cualquier
proceso de entrenamiento, la rehabilitación debe ser controlada con el
fin se saber cuando el deportista puede incorporarse a la actividad
normal. En control permite optimizar las cargas y por tanto reducir el
tiempo necesario en incorporarse a la actividad normal.
El control ideal del proceso de entrenamiento, según Sale y McDougall, 1981)
se logra utilizando los mismos equipos en el entrenamiento y en la evaluación.
Actualmente se pueden monitorizar la mayoría de las máquinas de
musculación, las pesas, alteras, etc. con lo que se puede hacer un feed-back
del trabajo en cada entrenamiento ( Bosco, 1991).
La transferencia del entrenamiento de fuerza y potencia al rendimiento
deportivo depende de la importancia relativa de cada una de las
manifestaciones de F y P en el rendimiento y del grado de especificidad de su
entrenamiento. Un gimnasta puede utilizar acciones isométricas que simulen
las acciones en las anillas, pero un saltador de triple debe efectuar acciones
con ciclos de estiramiento-acortamiento para mejorar su rendimiento. TEST ESPECÍFICOS TEST DE CAMPO Y DE LABORATORIO
La fuerza y la potencia en el deporte se aplica en movimientos específicos, y a
ciertas velocidades, por ello hay que hablar de la validez ecológica de las
formas que se usan en dinamometría deportiva. No se pueden inferir los
resultados obtenidos con pruebas efectuadas con patrones de movimiento muy
distintos a los específicos del deporte al rendimiento en dicho deporte. Esto no
quiere decir que no se obtenga información valiosa a partir de distintas
metodologías, pero la correlación entre los test y la performance deportiva
debe ser establecida científicamente, no asumida a priori.
Se puede suponer que se si la aceleración es proporcional a la fuerza aplicada,
el deportista más fuerte será el más rápido. Esto no tiene porque ser así
especialmente en actividades deportivas que impliquen a altas velocidades de
los segmentos corporales ( ténis, beisbol, lanzamientos, etc.). Los métodos
inicialmente aplicados a la evaluación no contemplaban las diferentes
manifestaciones de la fuerza muscular, por lo tanto, no proporcionaban
información sobre los procesos implicados en las acciones musculares.
Knuttgen y Kraemer han propuesto definir la fuerza como:
De acuerdo con esta definición la evaluación debe tener encuentra todo el
rango de velocidades tanto en la fase excéntrica como en la concéntricas de la
acción muscular.
La poca aplicabilidad de los resultados obtenidos en los test efectuados a baja
velocidad o a velocidad cero han generado un interés especial en el concepto
potencia como medida de la habilidad de ejercer fuerza a al tal velocidad.
En las Ciencias del Deporte se han utilizado ampliamente tres modos de
dinamometría:
-Isométrica
-Isoinercial (normalmente denominada isotónica)
-Isocinética
Fuerza es la máxima tensión que un músculo o grupo muscular pueden generar aún una velocidad específica.
Las citadas formas de evaluación se han utilizado mediante pruebas de
campo o bien en pruebas de laboratorio.
Las pruebas de campo, en muchos casos proporcionan datos que permiten
predecir resultados deportivos, ya que ejecutan patrones de movimiento
parecidos a los del gesto deportivo, por ejemplo, una carrera de 100 m. lisos
puede estar altamente correlacionada con un test sobre 30 mts. , pero este test
no proporciona suficiente información sobre los procesos musculares y
energéticos. Tampoco discrimina entre las distintas manifestaciones de fuerza
implicadas. Por lo tanto hay que diferenciar entre los objetivos del test que
puede:
- Predecir resultados.
- Informar sobre los procesos implicados.
En el primer caso el test debe ser lo más parecido posible a la especialidad, en
el extremo podemos decir que el mejor test es la propia prueba. En el segundo
caso, la ejecución del test puede estar mas alejada de los patrones motrices
del gesto deportivo si con ello se nos informa de los procesos implicados que
intervienen en el entrenamiento.
Los test de campo han sido utilizados ampliamente por entrenadores y
deportistas por su facilidad y bajo costo, normalmente son pruebas de
dinamometría isoinercial, es decir, que se usan masas constantes conocidas.
Los movimientos mas utilizados son:
-Levantamientos
-Saltos.
-Lanzamientos.
La dinamometría isoinercial utilizada en pruebas de campo proporciona la
siguiente información :
-Masa máxima levantada durante una o mas repeticiones.
-El número máximo de repeticiones efectuadas con una carga.
-El tiempo necesario para efectuar una o varias repeticiones con o sin
sobrecarga
-La velocidad obtenida en un movimiento con o sin sobregarga.
-Altura o longitud alcanzadas durante saltos efectuados en ciertas
condiciones.
-Distancia alcanzada en lanzamientos efectuados con cargas conocidas
y en condiciones pre-establecidas.
La reducción en los costos y la mejora tecnológica ha permitido utilizar
instrumentos sofisticados directamente en la pista o el gimnasio y por los
propios entrenadores y deportistas.
Los dinamómetros isométricos, ampliamente utilizados en los laboratorios hace
algunos años, han pasado a ser usados en los test de campo. Proporcionan
información sobre
-Contracción máxima voluntaria (Fmax)
-Ritmo de desarrollo de la fuerza (RFD)
Los dinamómetros isocinéticos, en cambio, se han mantenido en los centros
de estudio, por su alto costo, baja correlación con los resultados deportivos y
poca aplicabilidad. Por el contrario son muy utilizados en diagnóstico y
rehabilitación.
La información proporcionada al trabajar a velocidad constante es
-Torque
-Potencia
-Angulo
Registrada durante todo el arco de movimiento y sobre articulaciones aisladas
o en grupo.
Los científicos han observado las enormes posibilidades de algunos test de
campo y los han incorporado a sus baterías de test de laboratorio, al mismo
tiempo se ha producido una baja progresiva en los precios de los instrumentos
de medición que ha llevado a que sean adquiridos por los entrenadores y
deportistas o incorporados a la dotación de los centros de entrenamiento. Los
test de Bosco están siendo utilizados ampliamente tanto en laboratorios cómo
en la pista, tanto en investigación, cómo en el propio entrenamiento.
En estos momentos la determinación de que un test es de campo o de
laboratorio no viene dada por el lugar de ubicación del test, sino por el
instrumental utilizado y el personal que lleva a cabo las pruebas.
Desgraciadamente, en muchos casos, los resultados obtenidos no
proporcionan suficiente información de cara a hacer predicciones sobre el
rendimiento de los deportistas, y no discriminan las distintas manifestaciones
de fuerza y potencia necesarias en el gesto deportivo , como pueden ser:
• Capacidad contráctil
• Comportamiento visco-elástico
• Comportamiento reflejo
• Capacidad de reclutamiento
• Coordinación
• Estructura del músculo
• Etc.
Deben tenerse en cuenta todas las posibilidades de acción muscular y por
tanto las situaciones:
-Concéntrico
-Excéntrico
-Concéntrico-excéntrico
-Excéntrico-concéntrico
-Isométrico
En cualquier caso, la prueba a efectuar, tanto si es de campo como de
laboratorio debe proporcionar la información que precisa el sujeto en aquel
instante.
TEST DE CAMPO
Tal como se ha indicado en el capítulo anterior, resulta dificil determinar cuando un
test se puede denominar “de campo” o de laboratorio, nosotros vamos a englobar
en la primera denominación a todos los test que no precisen de instrumental
sofisticado.
Pizarra y tiza
Cinta métrica
Cronómetro
Pesas
Los ejercicios utilizados en los test de campo son:
-Saltos.
-Lanzamientos.
-Carreras
-Levantamientos
Sobre los que se mide
-Altura o longitud alcanzadas durante saltos efectuados en ciertas
condiciones.
-Número de saltos necesarios para recorrer una distancia.
-Tiempo necesario para hacer un recorrido con obstáculos.
-Tiempo de carrera ( sobrecarga, subida, escaleras, etc.)
-Distancia alcanzada en lanzamientos efectuados con cargas conocidas y
en condiciones pre-establecidas.
-
-Masa máxima levantada durante una o mas repeticiones.
-El número máximo de repeticiones efectuadas con una carga.
-El tiempo necesario para efectuar una o varias repeticiones con o sin sobrecarga
Las condiciones impuestas a cualquier medición deben ser mantenidas en todos
los test si se quiere que estos tengan validez, tanto si se efectúan en una pista
como en un centro médico.
TEST DE SALTO
Estos tests fueron los primeros utilizados ampliamente en la evaluación de
educación física y deporte. Los test de salto se basan en la correlación entre la
potencia medida en el tren inferior y la distancia vertical u horizontal alcanzadas
en un salto efectuado en ciertas condiciones.
La utilización del salto vertical como método de valoración de esta cualidad física
aparece ampliamente divulgada en la bibliografía específica, bien midiéndolo sin el
apoyo de una tecnología muy sofisticada , tests de Abalakov , test de Sargent , o
bien utilizando materiales de alta precisión como las plataformas de fuerza
(Cavagna 1971; Bosco y Komi-1979), o bien utilizando las plataformas de contacto
(Bosco, 1979). La facilidad de ejecución de las pruebas y su similitud con gran
número de gestos comúnmente utilizados en la práctica deportiva, nos permite
evitar gran cantidad de problemas asociados a
procesos de familiarización con los mismos.
HISTORIA
Marey y Demeny (1885). Método
fotográficoYmeny
D.A.Sargent (1921). Test de detente vertical
L.W.Seargent. Test de potencia general.
Abalacov(1938) . Salto desde 1/2 squat con cinta.
Lauru (1957) Plataforma de fuerza con sensores de cuarzo
Davies y Rinnie (1968). Plat. De fuerza a “strain gauge”
Luhtanen-Bosc.(1976).Instrumento telegrafico.
Vittori y Locateli.(1978) Test de saltos sobre vallas.
Bosco.(1980). Test de Bosco. Plataforma de contactos y cronómetro por
procesador
Bosco, Belli (1989). Test por ordenador.
Bosco, Olsen. (1990). Biorrobot.
Bosco, Olsen, Belli, Padullés. (1993) . Ergopower
Bosco, Olsen. (1997). Muscle-Lab
Equipo usado por E.J. Marey para detectar la fuerza de reacción en el suelo y la altura del salto(1885). TEST DE SARGENT
En el segundo se mide la diferencia de altura entre el brazo extendido y el punto
más alto de alcance después de un salto. Tanto en uno como en otro caso, la
medida es la altura del salto que a su vez está correlacionada con la fuerza
explosiva.
Los test anteriores no permiten identificar las diferentes capacidades, contráctil,
elástica, refleja, etc.) pero resultan sumamente útiles por su sencillez y su costo.
En el test de Sargent, hay que diferenciar dos fases, en la primera, denominada
marcado de altura el ejecutante se coloca frente a una pizarra de pared con los
pies juntos, sin elevación de los talones, tronco recto y un brazo o los dos
extendidos por encima de la cabeza a la anchura de los hombros. Se debe evitar
que la linea de los hombros esté inclinada respecto al suelo, es decir, los dos
hombros deben estar a la misma altura. Desde esta posición se debe señalar con
el dedo medio en la pizarra, para ello el debo se debe impregnar de yeso o
magnesia.
En la segunda fase, el sujeto se coloca a unos 20 cm de la pared con el cuerpo
extendido y los brazos caidos. Cuando lo desee debe efectuar un salto con
contramovimiento y utilización de los brazos en la fase de impulso.
Durante la fase de vuelo se debe extender al máximo el tronco y el brazo. Se debe
tocar la pizarra con los dedos impregnados en la fase mas alta del salto.
Se medirá la diferencia de alturas entre las dos marcas del sujeto, desde lla
máxima altura alcanzada y la posición de parado.
Se pueden realizar varios intentos dejando entre ellos un tiempo mínimo de
recuperación de 1 minuto.
Beuker (1976) da un coeficiente de validez superior a 0,80 y una fiabilidad (test-
retest) de 0,87
TEST DE ABALAKOV
La diferencia entre el test de Abalakov (1938) y el de Sargent (1921) consiste en la
forma de medición. En el primero se coloca una cinta entre las piernas unida a un
cinturón y a una pieza metálica sobre la que se desliza.
El test de Abalakov mejora la precisión de la medida y evita los problemas
inherentes a la primera fase del test de Sargent. Se puede realizar con tan solo
una cinta de modista fijada a la cintura del ejecutante y aguantada entre dos dedos
del evaluador, que mantiene la mano apoyada en un lugar fijo para que no se
mueva.
Durante la fase de vuelo el cuerpo debe permanecer recto y debe caerse sobre el
mismo punto de despegue. La distancia de vuelo es la diferencia entre la distancia
en el punto de referencia estando parado y erguido antes de iniciar el salto y la
alcanzada en el mismo punto en la fase más alta del salto.
Los resultados obtenidos con los tests de Sargen y Abalakov están relacionados
con:
-Fuerza explosiva
-capacidad de reclutamiento de U.M.
-Reutilización de energía elástica.
-Coordinación inter e intra muscular.
-Coordinación brazos-piernas
-Porcentaje de FT
Hay que tener en cuenta que los test anteriores no miden exactamente la altura
del salto ya que la medición inicial se efectúa con los pies completamente
apoyados en el suelo (talones en contacto con el suelo) y el despegue se efectúa
con los pies completamente extendidos.
VARIANTES
Los test de Abalakov permiten algunas variaciones que ayudan a detectar los
procesos implicados en el salto.
-Salto sin utilización de brazos que permite detectar la coordinación y la
contribución de los brazos al comparar el resultado con el obtenido utilizando los
brazos.
-Salto con una sola pierna. Se puede utilizar para detectar asimetrías en la
potencia de las piernas.
-Salto con sobrecarga. Permite diseñar curvas de carga (Kg) – altura (cm)
que son muy buenos indicadores de la potencia del tren inferior. Los saltos con
cargas elevadas son difíciles de medir debido a la poca precición del sistema .
-Salto con una pierna situando el pié sobre un cajón de 20-40 cm y el otro
pié en el suelo. Tiene el mismo efecto que el salto sobre una pierna pero se
elimina parte de la energía elástica que se acumula en el contramovimiento.
CALCULO DE LA POTENCIA MECÁNICA A PARTIR DE UN TEST DE SALTO
VERTICAL
La medida de la altura del salto es directamente proporcional al tiempo de vuelo y
a la velocidad de despegue. Una de las fórmulas mas conocidas del cálculo de la
potencia mecánica obtenida a partir de la altura alcanzada en el salto vertical el la
denominada fórmula de Lewis, que aparece publicada por primera vez en el libro
de Fox y Mathews “Interval Training”, la única referencia que aparece es “cortesía
de la Oficina de Investigación Naval”. La fórmula y el nomograma fueron
desarrollados por Mathews y su estudiante Lewis.
Siendo
P = Potencia (Kgm*seg.-1) Pc = peso (Kg) h = altura (m)
La conversión al Sistema Internacional de Unidades nos obliga a proporcionar la
potencia en W , para ello el peso debe ser en N, ya que Kg en unidad de masa ,
para ello se debe multiplicar Pc por 9,8 con lo que se obtiene
P = (4.9)0.5 · Pc · ( h )0.5
P = (4.9)0.5 · 9.8 · m · ( h )0.5
Siendo
P = Potencia (W) m = masa (Kg) h = altura (m)
Al observar estas fórmulas nos aparece otro problema, en los textos consultados
no se indica si el cálculo de la potencia se refiere a la potencia media o al pico de
potencia.
Teniendo en cuenta que en un salto el tiempo de subida y el tiempo de caída son
iguales, se pueden utilizar las fórmulas de Newton de caída líbre de cuerpos
h = V0 · t + 0,5 · g · t 2
Siendo
V0 = velocidad (m·s –1) al inicio de la caida = 0 m·s –1
t = tiempo de caída (s)
h = altura de caída (m)
g = aceleración de la gravedad (m·s-2) = 9.8 (m·s-2)
Como la velocidad inicial es 0
h = 0,5 · g · t 2
De donde
t = h 0.5 / 4,9 0.5
Teniendo en cuenta que la velocidad media (Vm) es
Vm = h / t
Substituyendo t
Vm = h / ( h 0.5 / 4,9 0.5 ) = 4,9 0.5 · h / h 0.5 Siendo
h = h 0.5 · h 0.5 Tenemos que
Vm = 4,9 0.5 · h 0.5 Sabiendo que la potencia media (Pm) es
Pm = F · Vm
Y siendo la fuerza
F = m · a = m · g
Siendo
m = masa del sujeto (Kg) g = aceleración de la gravedad (m·s-2) = 9.8 (m·s-2)
Por lo tanto podemos afirmar que el valor de potencia obtenido se refiere a la
Potencia media
Pm = (4.9)0.5 · 9.8 · m · ( h )0.5
Siendo
P = Potencia (W) m = masa (Kg) h = altura (m)
Harman y Cols. (1991) han determinado experimentalmente el pico de potencia y
la potencia media a partir de la altura alcanzada. Para ello han utilizado una
plataforma de fuerza con registro continuo de la fuerza de reacción en el tiempo y
han evaluado a 17 sujetos, los valores obtenidos se compararon con la fórmula de
Lewis.
Gráfica superior; la línea contínua muestra la potencia, la línea discontínua el
desplazamiento del CDG
Gráfica inferior; la línea contínua muestra la fuerza de reacción vertical y la
discontínua la velocidad del CDG.
Las líneas verticales muestran a: inicio del movimiento, b: instante del despegue u
c: momento en el que se toma contacto de nuevo con la plataforma.
La ecuación de Harman y Cols. que predice el pico de potencia en W es
La ecuación que predice la potencia media en W es
Siendo
Pp = Pico de Potencia (W) Pp = Pico de Potencia (W) m = masa (Kg)
h = altura (cm)
Recientemente Cavanan y col. han revisado la formulación de cálculo de potencia
máxima en saltos verticales en mujeres a partir de los datos obtenidos en
plataforma de fuerza
Harman Power (W) = 61.9 x jump height (cm + 36.0 x body mass (kg) -1822 Sayers.SJ Power (W) = 60.7 x jump height (cm) + 45.3 x body mass (kg) -2055 Sayers.CMJ Power (W) =51.9 x íumpheight cm) + 48.9 x body mass (kg -2007
CANAVAN, P. K., and J. D. VESCOVI. Evaluation of Power Prediction Equations: Peak Vertical
Jumping Power in Women. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 36, No. 9, pp. 1589-1593, 2004.
SALTO DE LONGITUD A PIES JUNTOS DESDE POSICIÓN ESTÁTICA
Este tipo de salto se utiliza habitualmente en la actividad física escolar como
medio de evaluación. También ha sido utilizado ampliamente en las pruebas de
selección de entre las facultades de educación física. Su forma de ejecución de
Pp = 61.9 · h + 36.0 · m + 1.822
Pm = 21.2 · h + 23.0 · m + 1.393
depende en gran manera del material disponible, normalmente colchonetas de
gimnasia o bien saltómetros de ese salto de longitud. El punto de batida y el de
caída deberían estar situados al mismo nivel.
Sea cual sea el material utilizado la posición inicial de salto será siempre la
misma, posición estática con pies detrás de la línea de salto ligeramente
separados, brazos libres y posibilidad de balanceó del cuerpo.
En la impulsión los brazos se lanzan hacia delante y se estira completamente el
cuerpo y las piernas.
La recepción debe hacerse con los 2 pies. Existen varias formas de medición:
- Desde la línea de salto hasta el contacto más próximo a esta con
cualquier parte del cuerpo.
- Desde la línea de salto hasta el punto de contacto del pie más cercano.
Se pueden efectuar varios intentos respetando un
descanso de al menos 1 minuto entre ellos y se anota
el mejor resultado.
En este tipo de prueba tiene mucha importancia la
forma de ejecución, las mejoras iniciales en los
resultados deben ser atribuídas a las mejoras de la técnica.
Los resultados obtenidos estan relacionados con:
-Fuerza explosiva
-Capacidad de reclutamiento de U.M.
-Reutilización de energía elástica.
-Coordinación inter e intra muscular.
-Coordinación brazos-piernas
-Porcentaje de FT
-Flexibilidad general.
Las pruebas de fiabilidad del test dan resultados muy variados en función del
autor.
VARIANTES
SALTO HORIZONTAL SIN UTILIZACIÓN DE BRAZOS
Luhtanen y Komi (1978) atribuyen una mejora del 10% en el
salto horizaontal a la utilización de los brazos, por lo tanto
una forma de mejorar la validez de la medida de la fuerza
explosiva del tren inferior es eliminando la acción de los
brazos. Para conseguirlo se deben fijar las manos a las
caderas o cruzar loa brazos delante del pecho, algunos
autores proponen la ejecución manteniendo los brazos
atrás.
SALTO HORIZONTAL CON UNA SOLA PIERNA
Con el fin de poder detectar las diferencias en la respuesta entre una pierna y otra
se puede efectuar el salto de longitud sin carrera pero con una sola pierna.
El pié de batida debe estar tras la linea de batida, quedando libre el otro pié. En la
impulsión colaboran los brazos y la pierna libre lanzándolos adelante y arriba.
MULTISALTOS
El encadenamiento de saltos se utiliza ampliamente como test en el mundo del
deporte ya que permite innumerables variantes que hace que se aproximen al
gesto técnico del deporte. Los test de multisaltos se incluyen como forma de
entrenamiento de fuerza ya que resultan especialmente motivantes para los
deportistas.
El objetivo del test de multisaltos es alcanzar la mayor distancia posible entre la
batida del primer salto y la caida del último. Otra forma de medición consiste en
efectuar el menor número de saltos en una distancias conocida, por ejemplo
número de saltos necesarios para recorrer 100 mts.
Los resultados obtenidos están relacionados con los mismos factores indicados en
los saltos anteriores pero añadiendo:
-Capacidad reactivo-elástica
-Mayor complejidad técnica
-Producen mayor fatiga muscular y nerviosa -Pueden producirse traumatismos articulares y vertebrales
Las diferentes modalidades vienen dadas por: • Número de saltos • Forma de ejecución • Carrera previa. • Utilización de obstáculos. • Duración. El número de saltos utilizado en las pruebas de multisaltos varía en función del objetivo del test; si se pretende detectar la fuerza explosiva en número de saltos
debe ser bajo, entre tres y diez saltos. Cuando el objetivo es la fuerza-resistencia se pueden tomar distancias que oscilan entre 50 y 200 mts y contar el número de saltos y el tiempo empleado.
En cuanto a la forma de ejecució, os saltos pueden efectuarse con uno o dos pies. Los saltos efectuados con un pié soportan una mayor carga articular, y pueden ser ejecutados de forma alternada o con el mismo pié en función de que se quieran valorar las diferencias entre piernas. Los saltos condos pies pueden ejecutarse con o sin flexión de las piernas.
Con el fin de aumentar la intensidad de los saltos se puede efectuar una carrera previa con la que se consigue una velocidad inicial en el primer salto. Esta carrera oscila entre cuatro y 16 a 20 pasos. Los test se vuelven mas específicos de la especialidad deportiva conforme el gesto, la duración de sus fases y los tiempos de ejecución se parecen mas al propio gesto deportivo. Uno de los test de salto mas utilizado y del cual se pueden hallar referencias en la literatura es el pentasalto alternado sis carrera. Este test
correlaciona con la carrera de velocidad, el salto de longitud, altura y triple y algunos lanzamientos. Los saltos sobre obstáculos ha sido una forma de test utilizada por algunos entrenadores de atletismo (Vitori, Locatelli, Martín-Acero, Padullés) como medida de la reactividad. Se utilizan 5 a 7 vallas a una altura y separación definidas y se cronometra el tiempo empleado entre la caida del primer obstáculo y la caida del último. Cuando se mide la acción de los pies se utilizan obstáculos bajos y se evita, en lo posible, la flexxión de las rodillas. TEST DE LANZAMIENTOS La distancia alcanzada en lanzamientos ejecutados con artefactos de diferentes pesos ha sido utilizada como valor de referencia de la fuerza y la potencia del tren superior y del tronco. La distancia alcanzada depende de las características antropométricas del sujeto, al igual que en algunas de las pruebas de salto. En este tipo de pruebas se puede hacer una valoración absoluta, correspondiente a la distancia alcanzada, o relativa, en función del peso y talla del ejecutante. En los test de lanzamientos se pueden utilizar: -Balones medicinales -Pesos de atletismo -Discos de pesas -Otros.
Los resultados obtenidos dependen además del peso utilizado, de la forma de ejecución: -Lanzar con una o dos manos. -Hacia delante o hacia atrás. -De pié, de rodillas o sentado. -Con desplazamiento previo. Los ejercicios mas utilizados son: LANZAMIENTO DE BALÓN MEDICINAL POR ENCIMA DE LA CABEZA. El ejecutante se sitúa detrás de la línea de lanzamiento de pié con los pies separados a la altura de los hombros y orientado en la dirección del lanzamiento. Balón cogido con las dos manos por encima dela cabeza. Desde posición estática de pies, llevar el balón atrás flexionando las piernas y elevando los talones en caso necesario, se lanza hacia delante sin despegar los pies del suelo ni sobrepasar la línea de lanzamiento. Éste test se utiliza en las pruebas de ingreso del INEF y es un buen indicador de la fuerza explosiva general. VARIANTES Con el fin de aislar el tren superior del inferior se han diseñado distintas formas del mismo lanzamiento. Manteniendo la misma forma de agarre del balón el atleta debe estar -De rodillas -Con una rodilla en el suelo. -Sentado. Los pesos utilizados en edades escolares son de 2 o 3 Kg. En las pruebas de ingreso en INEF se utilizan 5 Kg en hombres y 3 Kg en mujeres LANZAMIENTOS CON DOS MANOS
Como en el caso anterior se pretende medir la fuerza explosiva general, con mayor incidencia de la parte posterior del cuerpo. En la posición inicial el ejecutante da la espalda a la dirección de lanzamiento, con el peso soportado con las dos manos, con brazos extendidos entre las piernas que se hallan en flexión. El lanzamiento se efectúa provocando una extensión del tronco y brazos
hacia atrás. Existen dos formas de ejecución, en la primera no se permite que el sujeto sepre los pies del suelo. En atletismo se acostumbra a permitir que el atleta sobrepase la línea de
lanzamiento. Los lanzadores de peso efectúan la prueba lanzando desde el contenedor del círculo de lanzamiento. Se acostumbra a utilizar el peso de 7,250 Kg en hombres y el de 4 Kg en mujeres. Es un test de fuerza general que los entrenadores rusos utilizaron ampliamente en los saltadores, tanto como en test y detección de talentos, como en el entrenamiento ya que está altamente correlacionado con los resultados en saltos, especialmente triple salto. VARIANTES El mismo lanzamiento puede realizarse lanzando hacia delante. Partiendo en la misma posición, pero de cara a la dirección del lanzamiento. Otra variante consiste en lanzar el peso hacia delante desde posición estática, con el peso a la altura del pecho. Puede ejecutarse de pié, muy utilizado por los lanzadores de peso, o bién sentado con las piernas extendidas y abiertas con el fín de aislar el movimiento de la parte superior del tronco. Otra prueba de fuerza general utilizada por los lanzadores de martillo es el lanzamiento de peso (7,250 Kg) o de peso con anilla (hasta 15 Kg) lateral con dos manos. El sujeto se sitúa de pié tras la línea de lanzamiento y dando la espalda a la dirección del lanzamiento. Para lanzar el deportista efectúa una torsión manteniendo los brazos extendidos y los pies en el suelo. LANZAMIENTOS CON UNA MANO Lo forman todas las variaciones del lanzamiento de peso y se realizan con distintos artefactos: -Balones medicinales -Pesos -Pelotas pequeñas lastradas -Barras Las distintas variantes del lanzamiento se basan en el uso de los distintos artefactos, variando el peso y la forma de ejecución.
Los lanzamientos pueden hacerse desde la posición de parado, de pié, de rodillas o sentado; o bien, con desplazamiento, lineal o circular. , Si se utiliza un elemento pesado (4 a 7,250 Kg) empujando el artefacto, como en la técnica de lanzamiento de peso, o con el brazo extendido efectuando una rotación del tronco. Si el artefacto es ligero (pelotas de 200gr a 1 Kg), lanzando como en lanzamiento de jabalina.
DISEÑO DE CURVAS DE FUERZA Con el fin de explicar mejor el comportamiento del sistema neuromuscular del deportista, nos encontramos que necesitamos información sobre las formas de respuesta del sistema ante distintas cargas, para ello se diseñan las curvas que relacionan la fuerza aplicada con la velocidad de la carga. Estas curvas se modifican en función del tipo de entrenamiento por lo que se han convertido en una herramienta indispensable para el entrenador, ya que indican qué está pasando, si se está en el camino deseado. Utilizando cualquier test de lanzamiento de forma controlada y utlilizando cargas progresivas se puede trazar una gráfica que reproduce perfectamente las curvas de F-V y que es sensible a los cambios aportados por el proceso de entrenamiento.
DISTANCIA (m) CARGA(Kg) 10/09/01 20/12/01
2 13,22 13,46 4 10,12 10,54 6 8,08 8,62 8 6,65 7,25
En la tabla se pueden observar dos test de lanzamiento efectuados con cargas progresivas en los que se puede que la curva se ha desplazado especialmente por la zona de carga alta, posiblemente por efecto del entrenamiento de fuerza en el que se ha incidido en la fuerza máxima.
LANZAMIENTO ATRÁS 2 MANOS
6789
1011121314
1 2 3 4
D ist ancia ( m)
10/09/0120/12/01
CARRERA La carrera se puede emplear como test de potencia y de fuerza. La utilización de desniveles, sobrecargas o arrastrar objetos puede ser útil como prueba diagnóstica si se respetan las condiciones necesarias. TEST DE MARGARIA
Una de las pruebas de valoración funcional mas conocida es la prueba de potencia anaeróbica general de Margaria, Aghemo y Rovelli (1966). En esta prueba se trata de subir unas escaleras ( de dos en dos) a la máxima velocidad. Conociendo el desnivel (h) y el tiempo empleado (t) se calcula la potencia mecánica empleada
Pm = h / t
Este test ha sido ampliamente utilizado en la determinación de la máxima potencia anaeróbica aláctica.
TEST DE MARGARIA – KALAMEN Tras una carrera inicial en plano de 6 metros, se debe subir lo mas rapidamente posible una escalera, subiendo de tres en tres escalones y tomando el tiempo en el contacto con el tercer y el noveno escalón.
Conocida la altura de cada escalón, la altura medida será la del escalón multiplicada por seis. La potencia se calcula
Pm = p · h / t Siendo Pm = potencia máxima en kg·m/s p = peso en kg h = altura entre el 3º y 9º escalón en mts t = tiempo en seg. CARRERA CON SOBRECARGA, ARRASTRE O CUESTA Un indicador utilizado por algunos entrenadores de atletismo es el tiempo en 30 o 60 mts utilizando un cinturón o un chaleco lastrado. Otro test utilizado en atletismo es la carrera de 30 mts partiendo de parado y arrastrando un trineo de arrastres con sobrecargas conocidas ( 10 o 20 kg ) Del mismo modo puede utilizarse una cuesta con una distancia y pendiente conocida.
LEVANTAMIENTO DE PESAS
Una de las formas mas extendidas de evaluar la fuerza es el levantamiento de
una masa conocida. La máxima fuerza concéntrica acostumbra a definirse
cómo el máximo peso que puede ser movido en una acción de tipo concéntrico.
Hay que recordar de nuevo que no debemos confundir la masa desplazada con
la fuerza ejercida o la
potencia desarrollada.
La determinación de la máxima carga que se puede levantar en un solo
movimiento es fundamental a la hora de programar el entrenamiento. Los
objetivos que se pueden alcanzar dependen en gran manera de la carga
utilizada, y esta siempre nos viene dada como porcentaje de la máxima
levantada. En el cuadro podemos ver como se define el tipo de entrenamiento
en función del % de la carga máxima.
El deportista A tiene dos veces mas potencia que B ya que levanta la misma carga en la mitad del tiempo. Wilmore y Costill (2001)
SIFF, M.S., VERKHOSHANSKY, Y.V. Supertraining. 1999.
La determinación de la fuerza y la potencia por medio de la movilización de
sobrecargas puede hacerse por medio de:
-Máxima carga levantada en una repetición.
-Número máximo de repeticiones posibles con una carga sub-máxima
-Tiempo en ejecutar uno o varios movimientos con una carga y un
desplazamiento conocidos. La determinación de la máxima carga levantada en una repetición se denomina
1 RM y corresponde a la carga que no es posible levantar dos veces seguidas.
El valor del 3 RM correspnde a una carga que se puede levantar 3 veces pero
no 4. El término RM (repetición máxima) fue acuñado en 1948 por T.L. Delorme
y A.S. Watkins. Trabajando en la rehabilitación de soldados que habían sido
heridos en la II Guerra Mundial. Watkins desarrolló un entrenamiento a largo
témino en el que se tenía en cuanta las atrofias musculares de sus pacientes.
Watkins determinó que 10 repeticiones máximas (10 RM) era la carga ideal
para conseguir un desarrollo muscular óptimo.
El 1 RM se ha convertido en el valor mas relevante dentro de los test de campo
en en ámbito de la fuerza y la potencia , pero hay que recordar una vez más,
que su valor no indica fuerza ya que no se tiene en cuenta la aceleración, ni
indica potencia ya que se debería medir, al menos, el desplazamiento y el
tiempo. De todas formas, la práctica nos dice que es un gran indicador de la
Fuerza Máxima Concéntrica Iso-inercial .
LEVANTAMIENTO DE PESAS
El 1 RM es el mayor peso que puede levantarse una vez y es la medida mas
común en el levantamiento de pesas. Por costumbre se utiliza el Kg (unidad de
masa) como unidad, cuando debiera ser el Newton (unidad de fuerza y peso).
Comunmente, en los test en los que se usan pesas libres, la velocidad no se
controla. Cuando se realiza mas de una repetición la velocidad va decreciendo
hasta que ya no es posible mover la carga.
Los movimientos utilizados en test con pesas son los que habitualmente se
utilizan en competición o entrenamiento, squat o ½ squat, press de banco, pull-
over etc. Los mismos test pueden realizarse con máquinas de musculación que
dispongan de suficiente peso. En las máquinas debe tenerse en cuenta el
plano de movimeinto de la carga y si existen poleas excéntricas. En este caso
los test pueden ser válidos para el ejercicio en concreto y solo para la máquina
en la que se ha ejecutado, resultando dificil la comparación con ejercicios
realizados en otras máquinas o con pesas libres.
Antes de realizar test de 1RM deben cumplirse una serie de condiciones:
-Dominio técnico del gesto, lo que implica una familiarización previa.
-Máximas condiciones de seguridad.
-Control de la ejecución.
El gesto debe ser ejecutado siempre de la misma forma, para que el test sea
válido. No puede atribuirse una mejora de los resultados a una mejora en la
técnica.
Llegar al 1RM puede ser extremadamente peligroso, por lo que debe estar
controlado por personal especializado, utilizando material en buenas
condiciones y con los sistemas de protección (fajas, muñequeras, vendas etc.)
que se consideren necesarios.
Se debe ser sumamente estricto en la ejecución por lo que se debe tener en
cuenta:
-Posición del agarre.
-Tipo de agarre.
-Separación de los pies.
-Apoyo de los talones.
-Posición de la barra.
-Posición inicial del cuerpo.
-Recorrido total.
La consistencia de los test resulta vital a la hora de conseguir una buena
reproductibilidad.
El protocolo a seguir al efectuar un test de 1RM consiste en:
-Un ligero calentamiento de 5 a 10 repeticiones al 40 – 60 % del máximo
-Tras 1 min. de recuperación efectuar 3 a 5 rep al 80-60% del máximo.
-Después de 3-5 min de recuperación, intentar el 1 RM de una forma
conservadora.
Si se consigue levantar la carga, descansar entre 3 y 5 min y efectuar otro
intento con una carga superior. Si no se ha podido levantar, despues de la
recuperación se disminuye la carga y se intenta de nuevo. Los tiempos de
recuperación son de vital importancia si se quiere llegar a una medida fiable del
1 RM.
DETERMINACIÓN INDIRECTA DE 1 RM
En muchos casos, las características de los sujetos a evaluar hacen imposible
la determinación directa del 1 RM . En jóvenes, personas mayores o
deportistas nos encontramos con debilidades en su cadena cinética que
pueden hacer que sea peligroso realizar un test hasta la carga máxima. En
estos casos se puede determinar a partir del número máximo de repeticiones
ejecutadas con cargas sub-máximas.
Máximo número de repeticiones que se pueden
realizar en una serie
Porcentaje de la carga máxima
1 RM 100% 2 RM 95 (-k 2)% 3 RM 90 3)% 4 RM 86 4)% 5 RM 82 5)% 6 RM 78 6)% 7 RM 74 7)% 8 RM 70 8)% 9 RM 65 9)%
10 RM 61 10)% 11 RM 57 11)% 12 RM 53(.t12)%
Los valores correspondientes al porcentaje de la CM (derecha) se expresan en función del máximo número de repeticiones (RM) (izquierda) que se pueden realizar con dichas cargas (de McDonagh y Davies, 1984).
Fuente: McDonagh y Davies (1984).
Recientemente han aparecido distintas fórmulas que permiten calcular el 1RM
a partir de una carga conocida ( Q ) y el número máximo de repeticiones ( n )
conseguidas con dicha carga. Estas ecuaciones describen una regresión lineal
(Brzycki, 1993, Epley, 1985, Lander, 1985, O'Connor et al, 1989) o exponencial
(Mayhew, 1993, Lombardi, 1989), han sido diseñadas a partir de los resultados
obtenidos con distintos ejercicios, cargas y grupos de personas. Brzycki (1993) 1RM= Q (Kg) / 1,0278-0,0278 · n
%1 RM = 1,0278-2,78 reps hasta fallo Welday(1988)
1RM =( Q · 0,0333 · n ) + Q Lander (1985)
1RM = 100 · Q / ( 101,3 – 2,67123 · n ) %1 RM = 101,3 - 2,67123 · n
O'Connor et al (1989)
1RM = Q · (1 + 0.025 · n ) Epley (1985)
1RM = ( 1 + 0.333 · n) · Q Mayhew et al (1993)
1RM = 100 · Q / (52.2 + 41.9 · exp[-0.055 · n]) %1RM = 53,3 + 41,9 -0, 055 · n
Wathan (1994) 1RM = 100 · Q / (48,8 + 53,8 -0,075 x n )
Ejercicio Brzycki Epley Lander Mathew O’Connor Wathan Triceps press 0.798 0.782 0.790 0.774 0.778 0.779 Biceps curl 0.871 0.815 0.869 0.856 0.858 0.784 Lateral row 0.855 0.862 0.871 0.852 0.857 0.828 Bench press 0.896 0.881 0.901 0.901 0.900 0.898 Correlaciones entre 1RM actual y calculado (Knutzen, K.M., L.R. Brilla, and D. Caine, 1999) 1RM Prom. %1RM Ejercicio Carga Repet Brzycki Welday Wathan Lombar O'Conn Pond. Brzyck Lander
Abdominal 60,0 15 98,23 89,97 122,92 78,66 82,50 90,23 42,86 61,23 Pull-Over 60,0 19 120,10 97,96 122,94 80,54 88,50 102,19 54,29 50,55 Gluteos 105,0 50 -289,90 279,83 215,16 155,27 236,25 202,23 142,86 -32,26 Deltoides 40,0 14 62,64 58,65 81,94 52,08 54,00 58,43 40,00 63,90 Pectoral 45,0 12 64,82 62,98 92,16 57,69 58,50 62,10 34,29 69,25 Dorsal 50,0 24 138,66 89,96 102,46 68,71 80,00 90,81 68,57 37,19 Cálculo del 1RM y del % del 1RM a partir de las diferentes fórmulas y su valor medio (Padullés,2001)
DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA MECÁNICA MEDIANTE PESAS Y
CRONO
A fina les de los años 80 algunos entrenadores empezaron a intuir que la carga
levantada no era un indicador suficiente de la potencia mecánica desarrollada
por el deportista. En España el entrenador de atletismo y profesor del INEF, Pr.
Jaime Enciso, empezó a controlar las series de entrenamiento con pesas
utilizando un cronómetro. Entendía que la fuerza explosiva necesaria en
saltadores, velocistas y vallistas no se podía evaluar simplemente por el peso
máximo levantado.
En los test empezó a medir el tiempo necesario en la ejecución de un número
determinado de repeticiones en ejercicios como el ½ squat o el press de banco,
observando que atletas que tenían el mismo 1RM realizaban tiempos distintos.
El control temporal de las series de pesas permite detectar el estado del
sistema neuro-muscular del atleta sin necesidad de utilizar instrumental caro.
TEST DE W5” – Tous y Moras
Debido a que la medición del peso levantado en forma directa o indirecta no
tiene en cuenta la velocidad de jecución del ejercicio, los profesores Julio Tous
y Gerard Moras ha diseñado un test sumamente sencillo y que sólo precisa de
una cinta métrica y un cronómetro.
Como se ha comentado anteriormente, la velocidad de ejecución suele ser la
variable menos controlada en el entrenamiento de la fuerza a pesar de ser
posiblemente la que más influye a la hora de provocar un tipo u otro de
adaptación. Al no disponer por lo general el preparador físico o entrenador de
un dispositivo capaz de medir la velocidad de ejecución instantánea como es el
velocímetro (encoder lineal) que se incluye en instrumentos cómo el Ergopower
de última generación o el MuscleLab, se ha de recurrir al cálculo de la
velocidad de ejecución media a través de un sistema obviamente menos
preciso. Así, se calculará la velocidad de ejecución media multiplicando el
número de repeticiones que somos capaces de realizar por el desplazamiento
total en cada repetición y dividiendo este producto por el bloque de tiempo que
escojamos. Dicho bloque se recomienda restringirlo a 5 segundos, ya que en
menos tiempo influiría mucho el tiempo de reacción ya sea del ejecutante o del
cronometrador, y en un tiempo mayor la velocidad de ejecución en las últimas
repeticiones distaría mucho de la de las primeras a causa de la fatiga,
encontrándose una gran desviación típica. Lógicamente este test presenta una
gran limitación a la hora de valorar la velocidad para cargas superiores al 85%
del 1RM (5RM), de ahí que sea más interesante para los deportes de equipo,
en cuyo entorno fue creado.
Como caso práctico pongamos como ejemplo el ejercicio del press de banca.
Lo primero que deberíamos realizar es la medición del desplazamiento de la
barra con una cinta métrica, desde un lugar a escoger en el esternón hasta la
finalización del levantamiento, que puede ser la extensión completa de brazos.
Es importante medir el recorrido que suele realizar el sujeto sin imponerle uno
en concreto, a no ser que queramos comparar sus datos con los de otro sujeto,
para lo cual habrá que estandarizarlo. Suponiendo que el recorrido sea de 35
cms, el desplazamiento total en una repetición será de 70 cms.
Una vez obtenido el desplazamiento, pediremos al sujeto que realice tantas
repeticiones como le sea posible en un tiempo de 5 segundos controlado por
nosotros por medio de un cronómetro que se accionará una vez se empiece a
movilizar la barra. Si fuese capaz de realizar 5 repeticiones completas, la
velocidad de ejecución media en esas cinco repeticiones sería de 0,70 m/s,
resultante de la siguiente operación
N° reps Desplazamiento
Realizadas x total (m) 5 x 0,70 m
Velocidad = ----------------------------------------------------------------- = ---------------------- = 0,70 m/s media . Bloque de tIempo (s) 5 segs
Con los datos de que disponemos y la carga levantada, supongamos que sea
de 60 kgs, se puede calcular además el trabajo mecánico, mediante la
siguiente operación:
W = m · g · h = 60 kg · 9,81 m/s 2 · 0,70 m = 412,02 J
Este valor multiplicado por cinco nos daría el trabajo mecánico realizado en la
serie completa, que sería igual a 2060,1 J. Recordemos que cuanto mayor sea
el producto entre el trabajo mecánico realizado y la tasa a la que se degradan
las proteínas (que es mayor cuanto más peso se levante), mayor será la
cantidad total de proteínas degradadas y por lo tanto la hipertrofia (Zatsiorsky,
1995). Al tener el valor del trabajo mecánico podemos calcular la potencia
media durante las cinco repeticiones empleando la siguiente operación:
Potencia media = W / t = 2060,1 / 5 = 412,02 W
Test de ½ squat de Piasenta Al repetir el test con otras cargas podremos realizar las curvas de carga-
velocidad y potencia-velocidad que nos darán una valiosa información sobre el
estado del sujeto.
El entrenador de atletismo francés J. Piasenta determina la carga en cual se
produce la máxima potencia en ½ squat como la carga máxima con la que el
deportista puede ejecutar 3 repeticiones del gesto de ½ squat a un ritmo de 1
seg. de bajada y 1 seg. de subida.
TEST DE FUERZA-RESISTENCIA
La mayoría de los test de campo llamados “de fuerza”, en realidad dan una
idea de la fuerza-resistencia de los grupos musculares implicados. En este tipo
de test lo que se mide es el número de repeticiones que se pueden ejecutar en
un periodo determinado
-abdominales en 15, 30 o 60 s
-flexiones de una pierna en 10 s
-flexiones de brazos en barra durante 30 s
-flexiones de brazos en paralelas durante 10”
-etc.
O bien el número máximo de repeticiones hasta “el fallo”
La otra opción es contar el tiempo necesario para realizar un número de
repeticiones o para mantener una postura estática como en la flexión
mantenida de brazos en barra fija.
TEST DE LANZAMIENTOS
La distancia alcanzada en lanzamientos ejecutados con artefactos de diferentes pesos
ha sido utilizada como valor de referencia de la fuerza y la potencia del tren superior y
del tronco. La distancia alcanzada depende de las características antropométricas del
sujeto, al igual que en algunas de las pruebas de salto.
En este tipo de pruebas se puede hacer una valoración
absoluta, correspondiente a la distancia alcanzada, o relativa,
en función del peso y talla del ejecutante.
En los test de lanzamientos se pueden utilizar:
-Balones medicinales
-Pesos de atletismo
-Discos de pesas
-Otros.
Balones de distintos pesos y tamaños utilizados en los test de lanzamiento.
Los resultados obtenidos dependen además del peso utilizado, de la forma de
ejecución:
-Lanzar con una o dos manos.
-Hacia delante o hacia atrás.
-De pié, de rodillas o sentado.
-Con desplazamiento previo.
. Lanzamiento a dos manos por encima de la cabeza.
LANZAMIENTO DE BALÓN MEDICINAL POR ENCIMA DE LA CABEZA. El ejecutante se sitúa detrás de la línea de lanzamiento de
pié con los pies separados a la altura de los hombros y
orientado en la dirección del lanzamiento. Balón cogido
con las dos manos por encima dela cabeza. Desde
posición estática de pies, llevar el balón atrás flexionando
las piernas y elevando los talones en caso necesario, se
lanza hacia delante sin despegar los pies del suelo ni sobrepasar la línea de
lanzamiento.
Éste test se utiliza en las pruebas de ingreso del INEF y es un buen indicador de la
fuerza explosiva general.
VARIANTES
Con el fin de aislar el tren superior del inferior se han diseñado distintas formas del
mismo lanzamiento. Manteniendo la misma forma de agarre del balón el atleta debe
estar
-De rodillas
-Con una rodilla en el suelo.
-Sentado.
Los pesos utilizados en edades escolares son de 2 o 3 Kg. En las pruebas de ingreso
en INEF se utilizan 5 Kg en hombres y 3 Kg en mujeres
LANZAMIENTOS CON DOS MANOS Como en el caso anterior se pretende medir la fuerza explosiva general, con mayor
incidencia de la parte posterior del cuerpo.
En la posición inicial el ejecutante da la espalda a la dirección de lanzamiento, con el
peso soportado con las dos manos, con brazos extendidos entre las piernas que se
hallan en flexión. El lanzamiento se efectúa provocando una extensión del tronco y
brazos hacia atrás.
Existen dos formas de ejecución, en la primera no se permite que el sujeto sepre los
pies del suelo. En atletismo se acostumbra a permitir que el atleta sobrepase la línea
de lanzamiento. Los lanzadores de peso efectúan la prueba lanzando desde el
contenedor del círculo de lanzamiento.
Se acostumbra a utilizar el peso de 7,250 Kg en hombres y el de 4 Kg en mujeres.
Es un test de fuerza general que los entrenadores rusos utilizaron ampliamente en los
saltadores, tanto como en test y detección de talentos, como en el entrenamiento ya
que está altamente correlacionado con los resultados en saltos, especialmente triple
salto.
VARIANTES
El mismo lanzamiento puede realizarse lanzando hacia delante desde posición
estática, con el peso a la altura del pecho. Puede ejecutarse de pié, muy utilizado por
los lanzadores de peso, o bién sentado con las piernas extendidas y abiertas con el fín
de aislar el movimiento de la parte superior del tronco.
Otra prueba de fuerza general utilizada por los lanzadores de martillo es el
lanzamiento de peso (7,250 Kg) o de peso con anilla (hasta 15 Kg) lateral con dos
manos. El sujeto se sitúa de pié tras la línea de lanzamiento y dando la espalda a la
dirección del lanzamiento. Para lanzar el deportista efectúa una torsión manteniendo
los brazos extendidos y los pies en el suelo.
LANZAMIENTOS CON UNA MANO Lo forman todas las variaciones del lanzamiento de peso y se realizan con distintos
artefactos:
-Balones medicinales
-Pesos
-Pelotas pequeñas lastradas
-Barras
Las distintas variantes del lanzamiento se basan en el uso de los distintos artefactos,
variando el peso y la forma de ejecución.
Los lanzamientos pueden hacerse desde la posición de parado, de pié, de rodillas o
sentado; o bien, con desplazamiento, lineal o circular. , Si se utiliza un elemento
pesado (4 a 7,250 Kg) empujando el artefacto, como en la técnica de lanzamiento de
peso, o con el brazo extendido efectuando una rotación del tronco. Si el artefacto es
ligero (pelotas de 200gr a 1 Kg), lanzando como en lanzamiento de jabalina.
DISEÑO DE CURVAS DE FUERZA Con el fin de explicar mejor el comportamiento del sistema neuromuscular del
deportista, nos encontramos que necesitamos información sobre las formas de
respuesta del sistema ante distintas cargas, para ello se diseñan las curvas que
relacionan la fuerza aplicada con la velocidad de la carga. Estas curvas se modifican
en función del tipo de entrenamiento por lo que se han convertido en una herramienta
indispensable para el entrenador, ya que indican qué está pasando, si se está en el
camino deseado.
Utilizando cualquier test de lanzamiento de forma controlada y utlilizando cargas
progresivas se puede trazar una gráfica que reproduce perfectamente las curvas de F-
V y que es sensible a los cambios aportados por el proceso de entrenamiento.
DISTANCIA (m)
CARGA(Kg) 10/09/01 20/12/01 2 13,22 13,46 4 10,12 10,54 6 8,08 8,62 8 6,65 7,25
En la tabla se pueden observar dos test de lanzamiento efectuados con cargas
progresivas en los que se puede que la curva se ha desplazado especialmente por la
zona de carga alta, posiblemente por efecto del entrenamiento de fuerza en el que se
ha incidido en la fuerza máxima.
LANZAMIENTO ATRÁS 2 MANOS
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1 2 3 4
Peso (Kg)
Dis
tanc
ia (m
)
10/09/0120/12/01
CARRERA La carrera se puede emplear como test de potencia y de fuerza. La utilización de
desniveles, sobrecargas o arrastrar objetos puede ser útil como prueba diagnóstica si
se respetan las condiciones necesarias.
CARRERA CON SOBRECARGA, ARRASTRE O CUESTA
Un indicador utilizado por algunos entrenadores de atletismo es el tiempo en 30 o 60
mts utilizando un cinturón o un chaleco lastrado.
Otro test utilizado en atletismo es la carrera de 30 mts partiendo de parado y
arrastrando un trineo de arrastres con sobrecargas conocidas ( 10 o 20 kg )
Del mismo modo puede utilizarse una cuesta con una distancia y pendiente conocida.
Carrera cronometrada con arrastre y cargas progresivas (Padullés, J.M.,1985)
MÉTODOS INSTRUMENTALES DE EVALUACIÓN
LOS TEST DE LABORATORIO
Como hemos visto el el capítulo anterior, la evaluación del metabolismo
anaeróbico, la fuerza y la potencia, puede en realizarse utilizando pruebas que
se que se ejecutan directamente en el gimnasio o la pista y que precisan de
instrumental sencillo, o de ningún instrumental; o bien pueden aplicarse
pruebas que precisan de un espacio que permite controlar las condiciones de la
prueba y de un instrumental sofisticado cuyo uso debe ser asignado a
personal especializado.
En los últimos veinte años se ha experimentado un enorme avance es la
tecnología, especialmente en el campo de la electrónica y la informática. Los
avances en estos campos han llevado a cambios importantes en los
instrumentos que hasta entonces se utilizaban, además, el descenso de los
costos de adquisición de instrumental y la necesidad por parte de los
profesionales del deporte de herramientas que ayuden a mejorar la calidad de
su trabajo; ha hecho que aparezcan en el mercado gran cantidad de nuevos
instrumentos que a pesar de su complejidad pueden ser utilizados por personal
con un mínimo de conocimientos, incluso los propios deportistas, en muchos
casos, adquieren instrumentos hasta ahora considerábamos propios del
laboratorio, para su uso personal.
En los últimos años han aparecido instrumentos que a pesar de su
complejidad, son perfectamente transportables y por lo tanto pueden sacarse
de laboratorio e instalarlos en el espacio habitual para la práctica del deporte.
Las ventajas de que las pruebas de laboratorio son:
- Mayor control en las condiciones de aplicación de la prueba.
- Aplicación por parte de personal especializado, y por tanto,
conocedor de la prueba.
- Uso de instrumentos que normalmente son más fiables y precisos.
- Mejor conservación y mantenimiento de los instrumentos.
Por otra parte, los test efectuados en el laboratorio tienen ciertas
desventajas:
- No se reproducen las condiciones del deporte.
- Normalmente no hay inmediatez en los resultados
- En muchos casos los resultados no son predictores del rendimiento.
- Se realizan en un espacio que no es el habitual para el deportista
- Los datos aportados en muchos casos son incomprensibles por
parte de deportistas y entrenadores.
TEST POTENCIA ANAERÓBICA
Las pruebas de potencia y capacidad anaeróbicas máximas tienen una
importancia decisiva en los deportes siempre y cuando se simule la acción del
ejercicio y se utilicen los grupos musculares implicados en los gestos
específicos.
Que en el capítulo anterior se han descrito 2 test de potencia anaeróbica
propuestos por Margaria y otros y por Margaria y Kalamen. Estos test tal
como hemos visto se realizan en el exterior sobre escaleras. Los test de de
potencia anaeróbico que se realizan en el laboratorio se basan en el cálculo de
la potencia mecánica desarrollada en un tiempo por medio de pedaleo, carrera
o saltos. Para ello se utiliza bicicleta ergométrica, cinta rodante, plataforma de
saltos o ergómetros específicos del deporte en cuestión.
CICLOERGÓMETROS
El ergómetro más utilizado en los centros de investigación deportiva ha sido
la bicicleta que ergométrica por la facilidad técnica que representaban en el
control de la fuerza y de la velocidad que aplica el sujeto a la máquina.
Las potencia en un ergómetro se mide a partir de la medición de la fuerza
aplicada y de la velocidad, los ciclo-ergómetros se basan principalmente en
cuatro tiempos de resistencias:
- fricción mecánica
- resistencia eléctrica
- resistencia del aire
- resistencia de un fluido
O los primeros ciclo-ergómetros utilizaron la fricción mecánica que ofrecía una
correa que rodea una rueda o volante en cuyo extremo se halla suspendida
una masa conocida, aumentando la masa aumenta la fricción. La potencial
desarrollada depende del ritmo pedaleo, a mayor ritmo mayor potencia
generada. Se puede controlar el ritmo de pedaleo y aumentar progresivamente
la ficción.
Actualmente los ciclo-ergómetro utilizan
una resistencia eléctrica, freno eléctrico,
que normalmente es un motor eléctrico que
se opone al giro de la rueda o volante que
mueve el sujeto a evaluar. La fuerza con
que el motor se opone al giro de depende
de la velocidad que imprime el deportista,
al aumentar la velocidad incrementa la
resistencia y disminuye cuando se reduce
la velocidad, con ello se mantiene
constante en la potencia.
Los ergómetros de aire o de fluidos se
utilizan frecuentemente en los centros de entrenamiento más que en
investigación. Se basa en en el paso de un fluido por una abertura, variando
el tamaño de la abertura se varía la resistencia que ofrece el fluido.
Actualmente al aparecido unos sistemas que se pueden acoplar a la rueda
trasera de cualquiera de bicicleta con lo cual el deportista puede que efectuar el
test sobre la bicicleta que utiliza habitualmente en el entrenamiento o en la
competición.
El uso de ciclo-ergómetros tiene la ventaja de que mantiene fija la parte
superior de el tronco, lo cual facilita la toma de frecuencia cardíaca y tensión
arterial así como tomar muestras de sangre sin que del sujeto tenga que cesar
en el ejercicio.
La intensidad de el pedaleo no depende del peso del sujeto.
La principal desventaja es que no resulta un gesto habitual en la mayoría de
los deportes salvo en el ciclismo por los que es difícil de trasladar los
resultados obtenidos en bicicleta a otros gestos como el correr o el nadar.
CINTAS ERGOMÉTRICAS
Las cintas ergométricas son el instrumento más utilizado actualmente.
Existen dos sistemas:
- Cinta motorizada
- Cinta movida por el deportista
En el primer caso un motor hace girar la cinta sobre la que el sujeto puede
andar o correr. La velocidad del motor se controla electrónicamente así como
la inclinación de la cinta. La calidad de la cinta viene determinada por su:
- Anchura
- Longitud
- Velocidad máxima
- Control, registro y transmisión de datos
- Sistemas de seguridad
- Posibilidades de inclinación
La mayor ventaja de las cintas ergométricas estriba en la naturalidad del
gesto, andar o correr. La principal desventaja estriba en su precio y tamaño y
en la dificultad de hacer medidas fisiológicas sobre un sujeto que anda o corre
ya que mueve constantemente de la parte superior de su cuerpo.
Dispositivo experimental de medida de la potencia en en carrera. La fuerza y la velocidad son detectadas mediante una célula de carga y un generador. Lakomy, H. “Measurement of Human Power Output in High Intensity Exercise” , 1984
En las cintas movidas por el deportista la medición se hace a partir de la
velocidad que se imprime a la cinta y de la fuerza que ejerce el deportista
tirando de un cable que se mantiene fijo.
ERGÓMETROS DE SALTOS En el capítulo anterior ya se han visto las
fórmulas que relacionan las alturas de salto con
Dispositivo experimental de medida de la potencia mecánica . La fuerza y la velocidad son detectadas mediante una célula de carga y un transductor de velocidad . Lakomy, H. 1986
Relacion entre fuerza, velocidad y potencia durante los primeros 5 s. de sprint
la potencia mecánica desarrollada. La utilización de sistemas más precisos de
medición del saldo como plataformas de contactos, de fuerzas, acelerómetros
o cinegrametría han mejorado la calidad de las mediciones.
En el capítulo dedicado a test Bosco se hablará ampliamente de las medidas
de en potencia mecánica.
ERGÓMETROS ESPECÍFICOS
La gran variedad de gestos deportivos ha creado la necesidad de diseñar el
ergómetros adaptados a dichos gestos. Los más conocidos son los ergómetros
de natación, existen dos tipos:
- De natación sujetada
- Piscina con flujo controlado
En el primer caso el nadador nada fijado por un cable a la pared de la piscina y
se mide la tensión sobre este cable. Como la natación sujetada no es igual a
la de competición, se han diseñado piscinas que permiten el desplazamiento
de en flujo de agua por medio de bombas impulsoras, esto permite un
movimiento natural y del control de la velocidad de desplazamiento del a
Un algunos autores como DalMonte proponen que cada de deporte debe
tener su propio ergómetro y para ello ha el diseñado dispositivos específicos.
VALORACIÓN GLOBAL O ANALÍTICA.
Las pruebas funcionales de fuerza y potencia mecánica, no las que
valoran los procesos bioenergéticos, sirven para informar sobre el funcionamiento
de un grupo o una región muscular. Es por ello que un análisis funcional de tipo
analítico, bajo el pérfil clínico, tiene ventajas importantes. Por contra, las pruebas
prácticas utilizadas para valorar las características de las cualidades físicas en el
campo del deporte, requieren de una actividad casi total de todo el cuerpo, a
escepción de los casos específicos en los que se requieren observaciones
partiendo de algunos sistemas funcionales determinados (ergometría específica
de cada disciplina deportiva: remo, esquí de fondo, tiro con arco, etc.).
DINAMOMETRÍA ESTÁTICA
VALORACIÓN DE LA FUERZA ISOMÉTRICA
La utilización de dinamómetros de muelle o de cable
para medir la fuerza isométrica ha sido el método mas
empleado a pesar de no proporcionar información
suficientemente válida sobre el comportamiento dinámico de
los músculos sometidos a un examen (p.e. Clark,1948).En realidad sólo se pone
de relieve los procesos neuromusculares en función de la longitud del músculo y
del ángulo de trabajo de la articulación implicada. Se basan en el fenómeno de
deformación de objetos elásticos como muelles, gomas, o gases.
En estos dicho deformación es proporcional a la fuerza aplicada.
Gráfica que muestra la diferencia entre las potencias obtenidas con saltos repetidos (Bosco) en los que intervienen los mecanismos de reutilización de energía elástica y de potenciación de la contracción con respecto a otros métodos
Para la ejecución de este tipo de pruebas con el máximo de
fiabilidad y precisión, se precisa de un "transductor" de fuerza
(células de carga) y, a ser posible, de un soporte informático
que ayude en la recogida de los datos y su posterior
tratamiento.
Los componentes básicos del "transductor" son:
-Elemento elástico o estructura de acero, al que se
aplica la tracción y bajo cuya acción sufre deformaciones elásticas
lineales
-Banda extensiométrica, las cuales, debidamente dispuestas y
alimentadas generan una respuesta eléctrica
proporcional a la deformación producida.
Las bandas extensiométricas son resistencias eléctricas
fijadas a la estructura de acero de tal forma que al deformarse el acero, éste
deforma la longitud del hilo conductor.
Teniendo en cuenta la resistencia eléctrica de un hilo conductor es
directamente proporcional a la resistividad del material y a la longitud del
conductor, e inversamente proporcional a la sección de dicho conductor.
Si varía la longitud del hilo conductor, su resistencia variará, de tal forma que
entre la deformación del elemento elástico y la variación de la resistencia de la
banda extensiométrica existe la siguiente relación lineal:
Por lo tanto, la deformación del acero es directamente proporcional a las
resistencias, las cuales forman un circuito eléctrico simple y bien conocido
como es el puente de Wheatstone.
Dinamómetro hidraúlico de mano ModeloJ00105 JAMAR
Al circuito se le suministra una señal constante de entrada procedente de los
amplificadores, lo que producirá una señal de salida igual o distinta en función
de la variación de las resistencias, que irán a un ordenador donde la señal
eléctrica se transforma en una señal analógico-digital utilizando como soporte
un programa específicamente diseñado al efecto.
Además de los instrumentos basados en células de carga, en la medición de la
fuerza isométrica pueden ser utilizados los dinamómetros isocinéticos, fijando
la velocidada cero, o las plataformas de fuerza, bloqueando el cuerpo del sujeto
por medio de una barra fijada al suelo con cables o cadenas atadas a sus
extremos.
La medición de la fuerza isométrica mediante técnicas
como las explicadas nos permite acceder a una variada
cantidad de información sobre la ya tradicional de la
determinación del pico máximo de fuerza. Algunos de
estos parámetros los podemos resumir en los siguientes:
Picos máximos de fuerza. (Gráfica izquierda, flecha
roja)
Tiempo en alcanzar el pico máximo de fuerza (Gráfica
izquierda, flecha verde)
Ritmo de desarrollo de la fuerza (RDF)
Picos puntuales de fuerza.
Grados de fuerza.
Impulsos de fuerza.
Fatiga de fuerza por contracción. (Gráfico derecha)
Fatiga de fuerza en función del número de repeticiones y la duración.
Model 32628 Jackson Strength Evaluation System
La gráfica siguiente muestra un test en el que el sujeto produce la máxima
fuerza isométrica con una pierna sobre una prensa de piernas. Se ha
bloqueado el movimiento de la máquina con una cadena de acero en la que se
ha insertado una célula de fuerza . El sujeto crea la máxima fuerza alternando
una pierna y la otra. En este test se muestran las asimetrías entre segmentos.
Análisis de la curva tiempo en contracciones isométricas
El ritmo de desarrollo de la fuerza (RDF) es una medida que relaciona la fuerza
o el torque con el tiempo, las unidades son newton por segundo (N.s-') y
newton por metro por segundo (N·m·s-1), respectivamente. El método más
utilizado para medir el RFD consiste en dividir la fuerza máxima (PF, del inglés
Peak Force) obtenida en un registro de fuerza-tiempo (Ilustración 3.10) por el
tiempo que se haya tardado en alcanzar la PF El valor calculado será el RDF
medio durante la contracción.
Medición del ritmo de desarrollo de fuerza (RFD del inglés Rate of Force
Development).
El RFD se mide como el tiempo transcurrido del 10 % al 30 %, 60 % y 90 % de
la fuerza máxima (PF del inglés Peak Force). Los límites del 10 % y 90 % se
han establecido para evitar las dificultades que representa el determinar el
punto de arranque y el punto en el que se alcanza una PF del 100 % (en el
texto hay más datos al respecto). Dibujo inferior: El RDF absoluto se mide
como el tiempo transcurrido desde unafuerza absoluta de 100 N a fuerzas de
500, 1.500 y 2500 N. El máximo RDF (ver flecha) se determina a través de un
análisis por ordenador de la señal fuerza-tiempo y tiene lugar a un 30 % de la
PF (Viitasalo, Saukkonen y Komi, 1980).
La fase inicial presenta un alto grado de variabilidad intrasujetoa aunque se
aleccione al ejecutante a un desarrollo rápido de fuerza desde la señal de
comienzo . Algunos autores proponen trabajar sólo con los datos
correspondientes al 30% y 90% (Hakkinen y col. -1984). Los incrementos de
fuerza entre el 30% y el 60% de la FIM, así como el tiempo en que estos
incrementos se producen, son de gran importancia para evaluar la fuerza
velocidad (fuerza explosiva),. En el gráfico superior se puede ver la dificultad en conseguir un desarrollo
inicial rápido y una curva líneal.
En el análisis de tiempo-fuerza es muy importante incluir medidas al principio
(por ejemplo, 30 % de la PF) y al final (por ejemplo, 90 % de la PF) de la
Ritmo de desarrollo de la fuerza (RFD) en dos deportistas (A y B) que tenían registros similares de fuerza-tiempo relativos (por ejemplo, ambos alcanzaron un 60 % de la PF al mismo tiempo). Sin embargo, en lo que a fuerza absoluta se refiere, el deportista A demostraba una fuerza mayor al 60 % de la PF. Para evaluar a estos deportistas hubo de tenerse en cuenta los registros de fuerza-tiempo absolutos y relativos.
contracción porque las necesidades de un deporte y los efectos del
entrenamiento pueden ser específicos a una fase determinada de la
contracción (Thorstensson, Karlsson, Viitasalo, Luhtanen y Komi, 1976. Alen y
otros, 1984, Hakkinen, Alen Komi, 1985: Hakkinen, Komi y Alen, 1985; ).
Medición del ritmo de relajación El ritmo de relajación no suele medirse de forma tan habitual como el RDF pero
puede aportar información muy útil en los
movimientos deportivos que requieran
una suspensión rápida de la contracción.
Se pueden aplicar a esta medición los
procedimientos descritos para el RDF El
ritmo máximo de relajación puede
medirse de igual modo que el tiempo que
se tarda en alcanzar unos porcentajes
determinados o unos valores absolutos
de PF durante la fase de relajación. Por
ejemplo, se han medido los tiempos de
relajación del 85 % al 60 %, 30 % y 10 %
(Alen y otros, 1984; Hakkinen y otros,
1984). En la extensión isométrica de
rodilla, el RDF máximo de 7.410 N-s-1
tuvo lugar al 31 % de la PF mientras que el ritmo máximo de relajación de
7,040 N·s-' tuvo lugar al 58 % de la PF (Viitasalo y otros, 1980).
Registro obtenido en plataforma de fuerza con el sujeto traccionando de una barra fijado al suelo con cadenas (Padullés, 2002)
En la gráfica adjunta se pueden apreciar los parámetros de fuerza obtenidos
por medio dela curva Fuerza-Tiempo (Bührle, 1985).
Fuerza máxima isométrica
MIF = Kmax
Indice de F-V
SSI = Kmax / T max
Fuerza explosiva
ES = ∆K / ∆T
Fuerza inicial
SS = K30 (fuerza a los 30 ms)
La mayor desventaja de las pruebas isométricas es que el valor de registrado
es específico de un ángulo dentro del rango de movimiento, y los valores
registrados en esta posición pueden tener una pobre correlación con los
registrados en otras posiciones. Ya que en la mayoría de las actividades son
dinámicas se han cuestionado que los valores proporcionados sean válidos
como predictores del rendimiento, en cambio, se han mostrado especialmente
eficaces en la determinación de lesiones laborales. Por lo general las pruebas
de fuerza isométrica han mostrado una alta reproductivilidad.
RECOMENDACIONES PARA UNA CORRECTA EJECUCIÓN DE LAS
PRUEBAS
Posición. Los cambios en la posición pueden afectar a las medidas independientemente
de la fuerza ejercida no solamente a nivel de la articulación sometida a
examen. Las posiciones de otras articulaciones pueden afectar al resultado,
por ello se hace inprescindible determinar y fijar los segmentos que no son
evaluados.
Ángulo articular.
La evaluación isométrica debe realizarse en posiciones específicas, fijando los
ángulos de las articulaciones a dichas posiciones. Sale sugiere que para
disminuir los errores se pueden utilizar los ángulos en los que se produce la
mayor fuerza.
Duración de las contracciones. Cinco segundos de contracción acostumbran a ser suficientes para alcanzar el
pico de fuerza. La máxima fuerza, parece que puede mantenerse por un tiempo
de alrededor de 1 s. Por todo lo anterior parece razonable que los tiempos de
contracción sean de 4 a 6 s.
Número de ensayos. Para Edwards y col. (1977) son suficientes tres intentos, el primero es como
una “tentativa” mientras que en los dos siguientes se intenta alcanzar la
máxima contracción.
Períodos de reposo La recuperación entre una repetición y la siguiente deben ser de al menos 1
min, aunque a veces se hayan prescrito períodos de descanso de hasta 5 min
(Viitasalo y otros, 1980).
Estandarización de las instrucciones. Debido a la gran variabilidad de las curvas F-T, los sujetos deben recibir
instrucciones adecuadas para que realicen las contracciones al máximo y con
tanta rapidez como les sea posible (Alen y otros, 1984; Hakkinen, Alen y Komi,
1984). Chaffin (1975) recomienda que las instrucciones sean objetivas y no
generen emociones y al mismo tiempo evitar factores que perturben como el
ruido y los espectadores. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA EVALUACIÓN ISOMÉTRICA
Tal como se ha indicado al
principio del capítulo, los
dinamómetros mas sencillos y
baratos son mecánicos. En la
imagen de la derecha se pueden
Human Performance Measurement, Inc
ver algunos modelos utilizados en presión o tracción.
Dinamómetros específicos de medición de fuerza de dedos y mano, también
llamados “de pinza”.
V.E.P
La aplicación Ned/Instituto de Biomecánica de Valencia . (Valoración de la
fuerza de la mano en Empuñamiento y Pinza) está especialmente diseñada
para la valoración de la fuerza de la mano en los gestos de empuñamiento,
pinza lateral y pinza distal.
El control del instrumento se realiza a través de la aplicación software Ned/IBV.
Proporciona el índice de pérdida de fuerza en empuñamiento y en pinza de la
mano afectada, y el porcentaje de eficiencia asociado a dicho déficit.
El sistema visualiza en tiempo real la fuerza ejercida por el paciente y registra
el máximo de la misma en cada uno de los gestos mencionados. Con objeto de
hacer consistente la valoración, la aplicación está preparada para detectar tres
repeticiones consecutivas que difieran menos de un determinado porcentaje
respecto a la media.
Cuando uno de los dos miembros superiores está afectado, se utiliza el otro
como referencia para estimar el índice de pérdida de fuerza en cada uno de los
ejercicios. En el caso de que el paciente tuviera ambas manos afectas, los
B & L Engineering
resultados de los ejercicios se comparan con una base de datos confeccionada
con dicho instrumento en población normal.
Dinamómetros de valoración de esfuerzos
Ned/IBV D.F.M. es un dinamómetro electrónico multifuncional que permite la
determinación del grado de debilidad muscular
de los grandes grupos musculares de miembro
inferior y superior en los diferentes planos de
movimiento.
El sistema asiste al evaluador,
proporcionando, en tiempo real, la fuerza
ejercida por un determinado grupo muscular, el
máximo esfuerzo alcanzado durante el
ejercicio y la deficiencia correspondiente según los baremos del RD 1971/1999
o las tablas AMA de evaluación de la discapacidad.
Sus principales indicaciones como sistema objetivo de valoración de la
discapacidad asociada a una debilidad muscular se dan en los ámbitos de la
seguridad y salud en el trabajo, rehabilitación y valoración del daño corporal.
Así, por ejemplo, con la utilización del sistema de dinamometría manejado
desde la aplicación Ned/IBV v2.0, la valoración de la debilidad muscular de la
cadera en los movimientos de flexión, extensión y abducción podría realizarse
de forma rápida y, sobre todo, precisa, repetible y con resultados
independientes del evaluador.
Estos dispositivos se sujetan manualmente sobre el
segmento a evaluar
Lafayette Manual Muscle Test System (MMT)
Los dinamómetros como el
mostrado en la imagen inferior
(Globus) pueden utilizarse con
cualquier tipo de máquina de
musculación en la que se pueda
fijar el brazo móbil con una cadena.
La cadena debe quedar a la medida
exacta que proporcione el ángulo
articular de trabajo deseado
VALORACIÓN ISOCINÉTICA Los problemas asociados a la valoración isométrica ha llevado a la aparición de
dispositivos que permitan medir la fuerza, potencia o torque en condiciones
dinámicas, es decir en situaciones de movimiento. De entre los distintos
instrumentos que permiten la valoración dinámica, los dispositivos isocinéticos,
que pretenden trabajar a velocidad constante, han sido utilizados ampliamente,
especialmente en el campo de la medicina del deporte, investigación o
rehabilitación, no tanto en la valoración del entrenamiento.
Los test isocinéticos han sido
utilizados desde 1970 y su
concepto venía de antiguo.
Primeramente fueron utilizados
en investigación y la único forma
de acción muscular que permitías
era la concéntrica. A principio de
los años 80 se produce el gran
cambio con la incorporación de
los servomotores controlados por
procesador. Las máquinas se transforman en una herramienta rápida y
dinámica que proporciona al instante los datos o su análisis con una alta
reproductibilidad.
Se define al movimiento isocinético como la forma dinámica de contracción
muscular producida cuando la velocidad el movimiento de la articulación
implicada se mantiene constante.
El sujeto evaluado, cuanta más velocidad intenta imprimir al movimiento
generará un mayor momento de fuerza.
El control de la velocidad por parte del sistema solo se realiza cuando el sujeto
alcanza la velocidad preseleccionada. Se consigue mediante sistemas
electromecánicos que mantengan constante la velocidad del movimiento. El
sistema de control de la velocidad del dinamómetro suele ser un servofreno
electrónico o una válvula hidráulica.
Los parámetros a evaluar en una prueba isocinética son
-Torque o momento torsional (Nm)
-Angulo par máximo (º)
-Angulos específicos (º)
-Trabajo total (J) y trabajo en la mejor repetición (J)
-Potencia máxima (W) y potencia media (W)
-“Peak torque acceleration energy”
-Indices de resistencia muscular.
El torque o momento torsional corresponde al momento de la fuerza que se
aplica a un eje de rotación (fuerza gnerada por un grupo muscular sobre un
brazo conectado a un eje de rotación situado al nivel de la articulación a
estudiar ). En la valoración de la fuerza isocinética, ésta se mide a partir de los
momentos de:
-torsión medio, promedio en todo el arco de movimiento (N·m)
-máximo , valor máximo obtenido en un punto del total del recorrido.
-angular específico (nivel obtenido en un cierto ángulo).
El torque máximo (Nm) es la máxima fuerza producida por la contracción de la
musculatura implicada en el movimiento articular y se utiliza como referencia
estandar de la mayor parte de estudios isocinéticos. En la mayor parte de
sistemas isocinéticos se registra el ángulo en el que ocurre torque máximo.
Los valores de los momentos torsionales punta y medio, de un lado, y la fuerza,
de otro, sirven para valorar la capacidad de un músculo de generar tensión.
-El trabajo isocinético representa el producto de la fuerza ejercida por la
distancia de rotación.
-La potencia es el tiempo necesario para realizar trabajo.
Trabajo total (J) es la cantidad total de energía mecánica generada y
corresponde al área que se encuentra debajo de la curva diseñada por la
fuerza y el desplazamiento angular. Normalmente se utiliza el trabajo en la
mejor repetición y en ocasiones se expresa el trabajo total producido en un
cierto tiempo en un cierto número de repeticiones. Es una medida consistente
utilizada en práctica clínica; similar al torque máximo
W(trabajo) = torque x desplazamiento angular
Trabajo total (TW) = Area bajo la curva del torque x desplaz.
Angular
Las Potencias máxima y media (W) corresponde a la cantidad de trabajo
realizado con respecto al tiempo. A diferencia del torque máximo, varía en
función de la velocidad angular del ejercicio. Se utiliza la potencia:
-máxima: utilizada para definir la alcanzada en la mejor repetición
-media: promedio de la desarrollada durante todas las repeticiones de la
prueba
Potencia(W) = Trabajo(J) / Tiempo(s)
“Peak torque acceleration
energy” (J) es la cantidad de
trabajo realizado durante los
primeros 125 ms de la mejor
repetición es un indicador de
la explosividad muscular,
corresponde al desarrollo de
la mayor fuerza en el menor
tiempo posible. Es uno de los
valores interesante en la
valoración funcional de
deportistas
Impulso contráctil.
Utilizado en la literatura para describir diferencias en rendimiento
cuando no se aprecian diferencias en el pico de torque
I( N·m/s) = Torque medio (N·m) x T(s)
Los dinamómetros isocinéticos permiten mantener la velocidad a lo largo de
todo el recorrido del ejercicio, el sujeto desarrolla la máxima tensión durante el
desarrollo de toda la acción. En estos instrumentos, cuando la velocidad
angular del movimiento de la articulación objeto de estudio supera la velocidad
preestablecida, el dinamómetro aumenta la fuerza que se opone al movimiento
hasta conseguir una velocidad constante de movimiento al miembro (no al
músculo). Esto permite que el músculo pueda ejercitarse a su potencial máximo
en todo el recorrido de la articulación. Perrine fue uno de los primeros
investigadores que utilizaron una máquina de estas características aplicada al
deporte.
Desde su introducción en la medicina deportiva se mostrado como una
herramienta muy válida en la evaluación de función muscular y de las
patologías asociadas. Las ventajas de este tipo de valoración son:
-Permite aislar grupos musculares.
Gráfico de varios movimientos de flexo-extensión
-La valoración de una articulación aislada permite un mejor diagnóstico
que con métodos multi-articulares.
-Proporciona una resistencia acomodada al máximo en todo el rango de
movimiento.
-Permiten trabajar en modo isométrico y excéntrico.
-Registra datos que pueden ser utilizados en un análisis posterior
-Permite trabajar con amplio margen de velocidades angulares.
-Proporciona directamente la curva Torque/tiempo y Torque/velocidad
-Tiene una reporductibilidad alta (r=0,82 a 0,90).
Como desventaja hay que destacar que:
-El movimiento isocinético no se produce en forma natural en ningun tipo
de movimientocuya característica principal son las aceleraciones y
desaceleraciones de una masa constante.
-La velocidad no es constante ya que debe alcanzarse la velocidad fijada
y esto requiere un tiempo que es mayor cuando la velovidad del ejercicio
es mas alta.
-Se ha observado que no siempre permiten predecir rendimiento.
-Debe calibrarse correctamente, fijar cuidadosamente las posiciones y
corregir el efecto de la gravedad si queremos dar validez a los
resultados.
-La preparación del sujeto para el test es larga.
-Las máquinas son extremadamente caras y deben ser utilizadas por
personal especializado.
Gráfica en la que se puede observar que se precisa un tiempo para alcanzar la velocidad de trabajo
Existen diferentes tipos de aparatos isocinéticos, pero todos presentan las
mismas limitaciones:
-La limitación de los movimientos por cada músculo.
-La limitación de las velocidades de trabajo.
La mayoría de los modelos permiten velocidades máximas que no superan los
250-400º/seg, con límites de torsión/fuerza inferior a los 60 kg/m. Estos valores
están lejos de las velocidades que se alcanzan en la práctica real de diferentes
modalidades deportivas, donde se llega a alcanzar velocidades angulares muy
superiores.
Entre los factores que hay que tener en cuanta al aduirir un sistema isocinético
están los límites de velocidad y torque, la adaptabilidad del modo excéntrico e
isométrico y el análisis de datos por ordenador
En la gráfica se puede observar que las velocidades obtenidas con máquinas isocinéticas van de 0 a 6 rad/s, mientras que en el mismo movimiento se pueden alcanzar por medios isoinerciales valores cercanos a los 30 rad/s
Equipo
El sistema esta formado por un asiento que permite fijar al sujeto en varias posiciones
y un cabezal móbil formado por un brazo conectado a un freno (motor) eléctrico que
está controlado por dos entradas, un sensor de fuerza (torsión) del brazo y un sensor
de velocidad. Un dispositivo provisto de un procesador genera las señales de
realimentación que controlan el freno.
Cabezal móbil, puede desplazarse, girar y elevarse con el fin de situarlo al nivel de la articulación a estudiar
FACTORES QUE AFECTAN A LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
Al igual que en otras pruebas diagnósticas, para que los resultados obtenidos
tengan validez deben tenerse en cuenta ciertas condiciones
-Definir previamente las diferentes velocidades
-Definir el número de repeticiones
-Familiarización con el sistema
-Fijar la posición y estabilizar al sujeto
estabilización tronco
estabilización segmentos corporales implicados
aislamiento musculatura evaluada
-Orden de pasación de las pruebas
-Calentamiento
-Ejercicio físico previo
-Motivación del sujeto
-Hora del día
Calibración
La calibración del torque se efectúa con pesos conocidos, fijando la distancia
del brazo de palanca y el ángulo del brazo. Debe estandarizarse el proceso de
calibración utilizando siempre las mismas pesas, brazo de palanca, distancia
del brazo de palanca y ángulo del brazo. Con ello se reducen las variaciones
entre las pruebas de calibración.
Brazo con sensor de fuerza
El tipo de calibración anterior es estático, algunos autores han propuesto
calibrar el sistema a velocidades bajas (Caiozzo y otros, 1981; Johansson y
otros, 1987; Lesmes y otros, 1987). La calibración a altas velocidades resulta
complicada a causa del tiempo necesario en alcanzar la velocidad de trabajo,
los impactos y las oscilaciones.
El uso de instrumentos de diagnóstico isocinéticos resulta aconsejable en
aplicaciones clínicas, tanto por su fiabilidad en la repetición de test (r2=0.96,
Moffroid y Col. 1969) como por la seguridad funcional que proporciona. En el
campo deportivo, si esceptuamos algunas disciplinas (natación, canotage, etc.),
la valoración isocinética resulta limitada y poco funcional debido al poco valor
predictivo de la performance que proporcionan los datos obtenidos.
Gráfica que muestra tres repeticiones de extensión y flexión de la rodilla a una velocidad de 30 º/s (Padullés, 1999)
Gráfica que muestra tres repeticiones de extensión y flexión del tobillo a una velocidad de 30 º/s (Padullés, 1999) VALORACIÓN ISOINERCIAL
El uso de diferentes tipos de instrumento pone en evidencia que la dinámica
temporal del desarrollo de la fuerza depende principalmente del tipo de
instrumento utilizado.
Los instrumentos que permiten una acción dinámica
isocinética han generado un notable progreso en la
valoración diagnóstica, proporcionan información muy
útil sobre las características dinámicas de la actividad
muscular, pero que se reproduce muy raramente
durante la actividad deportiva.
En casi todas las disciplinas deportivas, los muscuculos trabajan con
preestiramiento. En los movimientos naturales como correr, saltar o lanzar, la
velocidad no permanece constante a lo largo del movimiento, sobre todo al inicio
Curvas Fuerza-Tiempo en movimientos balísticos de un principiante (1) y un atleta de élite (Werschoshanskij 1975)
del movimiento se producen grandes aceleraciones que permiten cambiar la
velocidad del objeto a mover. Estos movimientos de denominan balísticos ya que
la mayor fuerza se produce al inicio del movimiento. La masa que se desplaza
puede ser el propio cuerpo o una masa externa, y en la mayoría de los casos
permanece constante, por ello hablamos de movimientos isoinerciales. No
denominamos al movimiento isotónico
porqué ello implica que la fuerza
ejercida es constante cuando en
realidad la tensión generada por los
músculos al mover una masa
constante varía en función del ángulo
articular.
Además la mayoría de los movimientos utilizan el sistema estiramiento-
acortamiento (stretch-shortering cycle) en el cual el músculo antes de acortarse,
es estirado activamente (trabajo excéntrico). En todas las manifestaciones de tipo
balístico, gracias al ciclo de "estirameinto-acortamiento" del músculo se logra
desarrollar una velocidad angular elevadísima (hasta 15-18 rad/seg, ver Bosco,
1982,1990), mucho mas alta que la que permiten las máquinas isocinéticas (6
rad./seg).
PLATAFORMA DE FUERZA.
Con la aparición de las galgas extensiométricas y los
procesadores se ha producido un avance notable en el
estudio del comportamiento mecánico de los músculos
durante la ejecución de saltos verticales. Se han
diseñado instrumentos científicos altamente
sofisticados como la plataforma de fuerza (Davies y
Rennie, 1968, Cavagna y Col., 1972) o las tablas
dinamométricas con sensores piezoeléctricos (Lauru,
1957).
Durante el salto ejecutado sobre plataforma de fuerza
se registra la fuerza de reacción del terreno (vertical)
que puede ser analizada con procesos matemáticos.
En general, la fuerza durante la ejecución del salto no es constante, la relación
fuerza-tiempo representa el impulso de fuerza que proyectará al atleta hacia
arriba. El impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento .
En el caso de un salto vertical tendremos que el impulso mecánico dividido por la
masa de sujeto nos proporciona la velocidad vertical de su centro de gravedad en
el momento del despegue (Vv).
Relación entre la F. desarrollada (% de la fuerza máxima) y la variación angular durante un movimiento de empuje (press de piernas) en la fig. A y de extensión en la fig. B, realizadas con idéntica activación muscular, pero dando como resultado un comportamiento mecánico distinto. (Viitasalo, 1985).
La velocidad puede calcularse indirectamente en los tests de salto sobre
plataforma de fuerzas, a partir de las variaciones de la fuerza de reacción
(Aguado y González Montesinos, 1996; Aguado y cols.,1 997a; Aguado, 1999).
Cálculo de la velocidad del CG instante a instante a partir del impulso mecánico
Cálculo de la potencia media a partir de la fuerza (F) y la velocidad (v).
Dos grandes fisiólogos y biomecánicos (Asmussen y Bonde-Petersen, 1974 )
tuvieron la genial idea de medir la elevación del centro de gravedad del sujeto
durante la prueba de salto midiendo el tiempo empleado en la fase de vuelo
registrado en el eje X de las gráficas F-t
Tfinal F·dt
∆v=∫ --------- tinicial m
AP(W) = F(N) - Av(m/s)
Bertec Corporation
Equipo de medida
Los sistemas basados en plataformas de fuerzas están constituidos por una
plataforma, un adaptador de señal, un convertidos A/D y un sistema de
procesameinto registro y visualización
Plataforma y adaptador Advanced Mechanical Technology Incorporated En España en Instituto de Biomecánica de Valencia ha diseñado un sistema
que está siendo utilizado con muy buenos resultados en distintos centros de
investigación. El sistema se denomina Dinascan/IBV .
Las plataformas Dinascan/IBV están
instrumentadas mediante cuatro captadores
extensométricos articulados, cuyo buen
comportamiento a frecuencias bajas y alta
linealidad los hace particularmente indicados para
Curva F-t durante el apoyo de carrera . La curva representa la fuerza de reacción vertival
el estudio de movimientos humanos.
Cada captador dispone de ocho galgas extensométricas, siendo cuatro de ellas
sensibles a cargas verticales y las otras cuatro a esfuerzos en una dirección
horizontal. Se configuran, como es usual, en puente de Wheatstone, con lo que
se compensan las influencias debidas a cambios de temperatura. La
disposición de las galgas en el captador obedece a estudios realizados
mediante modelado por elementos finitos y anula la sensibilidad cruzada
teórica entre ambas direcciones de medida. Dos de los cuatro captadores de la
plataforma son sensibles a fuerzas longitudinales (además de las verticales) y
los otros dos absorben cargas transversales además de las verticales. De este
modo es posible medir fuerzas en las tres direcciones del espacio.
Cada plataforma incorpora un módulo interno de amplificación que proporciona
señales analógicas de alto nivel lo que la hace más inmune a las
perturbaciones electromagnéticas.
Cuando se incide sobre una plataforma dinamométrica, la fuerza ejercida sobre
la misma se reparte entre los cuatro captadores, que generan las
correspondientes señales electrónicas en función de la carga asumida por cada
uno de ellos. A partir de la ecuaciones de equilibrio estático de la placa superior
de la plataforma se realiza el cálculo de las tres componentes de la fuerza de
reacción, las coordenadas del punto de aplicación de la fuerza vertical
resultante y el momento torsor en cada instante de tiempo.
La cadena de medida se completa con un equipo electrónico de registro con su
cableado e interface, tarjeta de adquisición de datos, ordenador personal, así
como una licencia de utilización de la aplicación informática Dinascan/IBV.
En el deporte, los datos que aporta una plataforma dinamométrica
son siempre referidos a las características cinéticas del contacto del
deportista con la superficie. En la carrera de fondo, por ejemplo, las
características de las fuerzas medio-laterales registradas durante un
apoyo se relacionan con movimientos no deseados, como la
hiperpronación, que se producen durante el mismo. Asimismo, el
nivel de las fuerzas de impacto del talón se estudia por estar
relacionado con patologías osteoarticulares en los deportistas y el
estudio del recorrido del centro de presiones durante el apoyo puede
aportar información relevante sobre cómo actúan las distintas zonas
de la planta del pie. Durante los giros, la magnitud de los momentos
torsores generados se relaciona con el nivel de estrés a que se
somete la articulación de la rodilla, sirviendo para caracterizar, por
ejemplo, una condición
calzado-superficie de juego.
Para deportes con saltos
frecuentes, el estudio de las
caídas de los saltos toma
un interés especial debido a
que los niveles de fuerzas
de impacto en algunos
casos sobrepasan diez
veces el peso corporal de
los deportistas.
El registro de las fuerzas de impacto se aplica al diseño de
complementos deportivos que reduzcan sus niveles, como el calzado
o los pavimentos.
Para la mejora del rendimiento se analiza la ejecución de la técnica
deportiva con el objetivo de detectar posibles fallos o mejoras en su
ejecución. Se basa en el establecimiento de modelos técnicos a partir
del registro cinético, que sirven para describir el movimiento y ser
usados como patrones técnicos universales de comparación. En el
deporte de élite, la utilización de las plataformas dinamométricas se
dirige fundamentalmente a comparar los patrones de los deportistas
en la búsqueda de una mejora del rendimiento, a través del estudio
de los tiempos de contacto de los apoyos, de la dirección y magnitud
de las fuerzas aplicadas al medio o del impulso mecánico aplicado,
factores íntimamente relacionados con el rendimiento final
PLANTILLAS INSTRUMENTADAS
En algunas ocasiones se hace necesario
conocer las presiones ejercidas por los pies
en forma estática o dinámica, pero más allá
de las presiones sobre una gran superficie
como es una plataforma, se pretende
observar las presiones soportadas en cada
parte del pié. La determinación objetiva de
las presiones plantares y de su localización
exacta sobre la planta del pie durante la fase
de apoyo del ciclo de marcha es considerada una componente
esencial en la evaluación diagnóstica y planificación del tratamiento
de pacientes con dolores localizados o con problemas de
insensibilidad en los pies, que pueden ser causados por diversos tipos
de enfermedades.Para ello se han diseñado plantillas que se
introducen en el calzado y que van provistas de un número
determinado de sensores de fuerza.
.
Footmaxx Gait and Pressure-Footmaxx (Toronoto, ON, CANADA)
Vectores de fuerza que actúan bajo el pié durante la carrera en atletas con apoyo de talón y atletas con apoyo de metatarso .Adaptado de Cavanagh y Lafortune (1980)
Secuencia que muestra las presiones plantares al andar
Sistema de huella plantar por micro-pirámides, la huella se observa desde la parte inferior, directamente o registrada con una cámara de video
Al igual que con las plataformas de fuerza, el Instituto de Biomecánica de
Valencia construye un sistema de análisis de las presiones plantares
ampliamente utilizado, la información siguiente corresponde al sistema
Biofoot/IBV 2001
Biofood es un sistema de plantillas instrumentadas, con transmisión de datos
por telemetría, diseñadas para el registro dinámico y
posterior análisis de la distribución de presiones entre la
planta del pie y el calzado. Permite la obtención de datos
numéricos precisos y fiables que suponen un avance
significativo en el conocimiento
del funcionamiento del pie
normal y patológico, así como
en el de su tratamiento.
Esta nueva tecnología complementa y en muchos
casos sustituye las técnicas clásicamente utilizadas para asistir la evaluación
del pie patológico o la confección de ortesis plantares: pedígrafos de tinta,
podoscopios, moldes en espuma, etc. Permite a los profesionales implicados
analizar el efecto de descarga plantar logrado con diferentes materiales,
estudiar el efecto de diversas inserciones y complementos plantares, evaluar
los resultados terapeúticos alcanzados con una determinada ortesis plantar,
etc.
La posibilidad de disponer de registros objetivos del "antes" y del "después" de
un tratamiento conservador o quirúrgico determinado convierte a las plantillas
instrumentadas en una herramienta muy valiosa para el especialista médico,
tanto para realizar un seguimiento de los pacientes como para la evaluación de
tratamientos genéricos en grupos de pacientes.
En ningún caso trata de sustituir la exploración clínica ni otras exploraciones
podológicas o radiológicas, sino de disponer de un medio complementario
eficaz que, junto con los otros, pueda asistir al especialista para un mejor
conocimiento de las enfermedades del pie.
Metatarsalgia bilateral en 2ª y 3ª cabezas metatarsianas, sobretodo en el pie derecho y callosidad no dolorosa en el izquierdo a ese nivel. Se observa un patrón de huida en el pie derecho con sobrecarga del primer metatarsiano y del dedo gordo
Mapa de presiones máximas en un paciente de 25 años diagnosticado de pies cavos. Clínicamente refiere dolor en la zona
externa del talón del pie derecho durante la bipedestación prolongada. Esta zona se corresponde con una zona de mayor
TEST DE SALTOS
La evaluación de las características neuro-
musculares por medio de test de campo hace
practicamente imposible determinar, por ejemplo, la
contribución de la fuerza explosiva de las piernas,
tanto en el test de Abalakow como el de Seargent.
Estas pruebas se realizan con la intervención de
los brazos, tronco y piernas. Por lo tanto, no es
totalmente correcto atribuir la entidad de la
prestación a la capacidad que tiene la
estructura muscular de los extensores de las piernas para desarrollar cantidades
elevadas de potencia mecánica.
Las pruebas de salto implican complejos fenómenos neuromusculares que
involucran algo más que la parte puramente muscular (componente contractil),
también la elástica capaces de almacenar y reutilizar elevadas cantidades de
energía. Por otra parte, la influencia de la capacidad de coordinación entre las
extremidades superiores e inferiores, así como la contribución a la producción de
energía cinética por parte de la acción violenta y rápida del tronco. De ahí que
dos atletas que habiendo obtenido la misma medida, no presenten idénticas
características en los extensores de las piernas ya que el resultado se ha podido
obtener por contribuciones diferentes componentes neuromusculares. CCAAPPAACCIIDDAADD CCOONNTTRRAACCTTIILL CCAAPPAACCIIDDAADD EELLAASSTTIICCAA CCAAPPAACCIIDDAADD RREEFFLLEEJJAA PPOOTTEENNCCIIAA MMEECCAANNIICCAA PPOOTTEENNCCIIAA AANNAAEERROOBBIICCAA CCAAPPAACCIIDDAADD AANNAAEERROOBBIICCAA
Procesador utilizado en anteriores modelos de Ergo Ergo Jump Bosco System
SALTOMETRO VERTISONIC- Model 01100 Complete VertisonicDynamometer - Utiliza un sonar para medir el salto vertical
LOS TEST DE BOSCO
A partir de 1983, se dio un gran impulso científico y tecnológico en esta
materia, gracias a la introducción de la plataforma y los tests de Bosco
(Ergojump), con los que se pretende valorar de forma indirecta las distintas
expresiones de la fuerza de las extremidades inferiores, a partir de la medición
del tiempo de vuelo, mediante el cual se calcula también la elevación del centro
de gravedad en los saltos. En algunos tests de la batería de Bosco también se
registran los tiempos de contacto y la potencia mecánica desarrollada,
expresada en W/kg. Por otra parte, en 1987 Carmelo Bosco propuso, a partir
de los tests por él creados, que se podía obtener una estimación indirecta
bastante fiable (r = 0,85) del porcentaje de fibras rápidas en el músculo vasto
lateral, sin tener que recurrir a la cruenta biopsia muscular.
Por medio de los test se pretende evaluar:
1) Potencia Explosiva
2) Elasticidad Muscular
3) Estructura Funcional de las piernas. (método
Indirecto de evaluación del % de FT)
4) Stiffness
5) Fuerza Reactiva
6) Resistencia a la Fuerza Veloz (Speed endurance)
7) Equilibrio Intramuscular entre velocidad y
fuerza.
La potencia explosiva de los músculos extensores
de la pierna se puede evaluar con métodos
diferentes. Pero para poder observar tan sólo la
influencia del componente contractil del músculo sin
interferencias de la potenciación por acumulación
de energía elástica o por coordinación intramuscular,
se debe usar el salto SJ.
Se puede hacer una evaluación de la elasticidad del
músculo por medio de diferentes tipos de saltos
Plataforma de contactos
El Dr. Bosco, creador de los test que llevan su nombre
y rebotes. El más popular es el de saltos reactivos repetidos y de salto en
contramovimiento.
Los test de Bosco han demostrado ser un instrumento válido en valoración
funcional y control del entrenamiento, por ejemplo comparando resultados de
un mismo atleta en tests realizados en distintos días, ofreciendo así datos de
gran interés. Llos resultados obtenidos resultan de gran ayuda en el
entrenamiento ya que a partir de ellos se puede:
DDiisseeññaarr llaa curva CARGA-ALTURA de salto Diseñar la curva FFUUEERRZZAA--VVEELLOOCCIIDDAADD SSeelleecccciioonnaarr llaass ccaarrggaass óóppttiimmaass ddee ttrraabbaajjoo SSeelleecccciioonnaarr llaa aallttuurraa óóppttiimmaa ddee ssaallttoo eenn DD..JJ.. DDeetteerrmmiinnaarr eenn NNºº ddee rreeppeettiicciioonneess iiddeeaall CCrreeaarr tteesstt eeppeeccííffiiccooss aa ccaaddaa eessppeecciiaalliiddaadd
La batería funcional del test de Bosco está constituida por 6 pruebas
estandarizadas:
• Squat Jump (SJ).
• Squat Jump con cargas progresivas (barra sobre
los hombros), hasta llegar a una carga similar al
peso corporal (SJ bw), o incluso superior.
También conocido como Load Jump (LJ).
• Counter Movement Jump (CMJ).
• CMJ-AS, es decir, con utilización de brazos.
También conocido como test de Abalakov.
• Drop Jump (DJ), salto en profundidad con una
altura de caída de 10 a 100 cm.
• Rebound Jump (RJ), es decir saltos repetidos,
continuos, que podemos dividir en:
a) CMJ continuos, con una duración que oscila
entre 5 y 60 segundos.
b) Saltos reactivos continuos, con una duración
entre 5 y 7 segundos, realizados con una ligera flexión de la rodilla.
Test realizado por David Canal sobre pista con zapatillas de clavos de competición utilizando una plataforma de rayos infrarojos sin contactos (Padullés, 2000)
A partir de los resultados de los test anteriores, Bosco ha creado un polinomio
que permite determinar de forma indirecta el % de FT en músculo vasto
externo.
La batería de test introducida por Bosco prevee la ejecución de diversas pruebas
de salto en las que se modifican las condiciones históricas que preceden a la
contracción ( posición estática frente a preestiramiento o acción rítmica), las
características específicas del músculo mismo como la longitud y velocidad del
estiramiento o del acortamiento, con o sin carga adicional etc.
-Las pruebas deben ser realizadas escrupulosamente, con determinación y
máximo empeño, el atleta debe ser estimulado y motivado a obtener los
resultados óptimos. Esto se puede obtener facilmente si los atletas son
informados de la naturaleza de la prueba y del obgeto de la valoración. Las
pruebas deben realizarse sin prisa debido a que se debe preveer, las
primeras veces, la posibilidad de cometer algunos errores de jecución y
también dar la posibilidad a los atletas de provar en numerosas ocasiones
hasta que no tomen conciencia del movimiento requerido.
- Los resultados de los test se deben juzgar en base al sexo, edad,
disciplina deportiva, años de entrenamiento, periodo de la estación
agonista (fase de la preparación, entrenamiento general, especial, periodo
agonístico, después de un periodo de reposo, infortunio, convalecencia
etc.).
- En necesario registrar siempre el lugar, la hora y las condiciones
ambientales ( espacio abierto o cerrado, campo deportivo, si es posible la
temperatura y la humedad).
Si se observa escrupulosamente todo lo anterior se tiene la seguridad de haber
realizado una valoración diagnóstica fiable y reproducible, y cuyos valores puedes
ser utilizados sin problemas.
Modalidad operativa
-Antes de efectuar la prueba es necesario hacer un buen calentameinto de
los músculos extensores de las piernas, especialmente en condiciones de
temperatura baja.
- No realizar la prueba después de la ejecución de una actividad física
elevada debido a que los fenómenos de fatiga pueden influenciar en los
resultados.
- La sucesión de test debe efectuarse de tal modo que el mas fatigoso se
realice el último.
- El periodo en que se realizan los test debe coincidir con el periodo en se
realizan los entrenamientos.
_ Después de cada pueba, conceder el adecuado periodo de reposo (no
necesariamente largo, mas bien al contrario, debe ser muy breve cuando
no verificamos fenómenos de fatiga, salvo después de la pueba de 15-60
seg. de saltos contínuos).
- Usar indumentaria deportiva; zapatillas de goma y preferiblemente
pantalón corto.
- La plataforma debe estar siempre cubierta por una superficie
antideslizante.
SALTO DESDE MEDIA SENTADILLA O SQUAT JUMP (SJ).
El Squat Jump (SJ) es un ejemplo de contracción concéntrica (precedido de
una breve fase isométrica) y permite, mediante la altura alcanzada por el atleta
en este test, valorar la fuerza explosiva de los miembros inferiores, así como la
capacidad de reclutamiento nervioso.
En esta prueba el sujeto debe efectuar un salto vertical partiendo de la posición
de medio Squat (rodilla flexionada a 90º), con el tronco derecho y las manos en
las caderas. El sujeto debe efectuar la prueba sin emplear contramovimiento
hacia abajo; el salto desde la posición "de parado" debe ser realizado sin el
auxilio de los brazos, contituye una prueba simple, de fácil aprendizage y de
elevada estandarización.
El Squat Jump permite por medio de la altura conseguida por el sujeto en
este test, el valorar la fuerza explosiva de los miembros inferiores; el valor de la
elevación depende de la velocidad vertical del sujeto en el momento del
despegue, y tal velocidad es fruto de la aceleración que los miembros inferiores
imprimen al centro de gravedad. Sabiendo que el recorrido articular de los
miembros inferioreses de 90º ( el angulo de la rodilla es igual a 180º en el
momento del despegue) , por esta razón es standard in todos los sujetos que
efectúan el SJ.
Para la correcta ejecución del test es necesario seguir las reglas siguientes:
a) planta del pié en contacto con el suelo o plataforma.
b) angulo de la rodilla de 90º
c) manos en las caderas y troncto derecho.
d) ángulo de la rodilla en el despegue = 180º
e) caida con los pies hiperextendidos.
Ya que el arco del movimiento en el cual la musculatura
imprime tensión es igual para todos los sujetos (90º), es
evidente que la aceleración positiva del cuerpo hacia lo alto es
el producto de un gran desarrollo de tensión (fuerza) en un tiempo muy breve (
entre 280 y 320 ms. según se trate de sujetos con alto o bajo porcentaje de FT en
las piernas).
Puede suceder que algún sujeto no logre eliminar algún ligero contramovimiento,
en este caso el operador se debe acercar al sujeto y presionar con
una mano hacia abajo, contra el hombro del atleta y soltarla
repentinamente, en este punto el sujeto debe saltar rapidamente
hacia lo alto.
Características del SJ
- Cualidad examinada:
o fuerza explosiva
o capacidad de reclutamiento nervioso
o expresión de un porcentual elevado de FT.
- Modalidad de activación:
o trabajo concéntrico (positivo).
- Relación con otros parámetros y funciones:
o correlación con sprint,
o con el test de Abalakow, Seargent,
o con salto de longitud desde parado,
o con el pico de fuerza registrado en máquinas Cybex a una
velocidad de 4.2 rad/seg (Bosco y Col., 1983). Para varios autores, es difícil realizar un SJ totalmente correcto, por cuanto
resulta casi inevitable un pequeño contramovimiento previo.
El sujeto se coloca sobre el tapiz de la plataforma de contacto con las manos
en las caderas y las piernas flexionadas por la rodilla en un ángulo de 90º.
Después de mantener la posición durante 5" para eliminar la mayor parte de la
energía elástica acumulada durante la flexión, el sujeto ejecuta un salto lo más
alto posible, evitando cualquier acción de contramovimiento y sin soltar las
manos, cayendo en la misma posición con los pies y las piernas extendidas. El
hecho de colocar las manos en la cadera pretende eliminar la acción de los
brazos durante el salto. Luhtanen y Komi (1979) encontraron mejoras de un
10% por la ayuda que puede proporcionar los brazos en un salto vertical.
La gráfica muestra el recorrido y la velocidad del CDG en un test SJ medidos con plataforma de fuerza. Estos datos han sido calculados a partir de la fuerfa, masa del sujeto y tiempo (Padullés, Marina. 1999)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 50 100 150 200 250 300 350
Tiempo (ms)
Velo
cida
d (m
/s)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
Rec
orrid
o C
G (m
)
VelocidadRecorrido CG
SALTO EN CONTRAMOVIMIENTO
El Counter Movement Jump (CMJ) es un test en el que la acción de saltar
hacia arriba se realiza gracias al de ciclo estiramiento – acortamiento (CEA). Es
decir, se trata de una contracción concéntrica precedida de una fase breve y
rápida de contracción excéntrica necesaria para la inversión del movimiento.
Según Bosco, la cualidad analizada es la fuerza explosiva con reutilización de
energía elástica y aprovechamiento del reflejo miotático, así como la capacidad
de reclutamiento nervioso y la coordinación intra e intermuscular. Otros autores
(Bobbert y col. 1996) sugieren que el incremento del rendimiento en este salto
con respecto al SJ es debido fundamentalmente a que el CMJ permite crear un
estado de preactivación bastante más intenso, que posibilita una generación de
tensión más rápida y una contracción muscular más intensa y eficaz, facilitando
la producción de más trabajo durante la fase de acortamiento muscular. Se ha
observado la intervención del reflejo miotático o reflejo de estiramiento.
Cualidad investigada:
-fuerza explosiva
-capacidad de reclutamiento nervioso
-expresión del porcentaje de FT
-reutilización de la energía elástica
-coordinación intra e intermuscular.
Tipo de actividad. Trabajo concéntrico precedido por una actividad excéntrica
(contramovimiento). Durante la fase de trabajo excéntrico el sistema nervioso se
ve solicitado y tanto los elementos elásticos en série activos (cross bridge) como
los pasivos (tendones) son estirados con el consiguiente almacenamiento de
energía elástica que es reutilizada durante la fase de empuje. La preactivación del
sistema nervioso que se pone de manifiesto durante el trabajo excéntrico permite
a los sujetos con un % alto de fibras lentas el disponer de tiempo para reclutar
unidades motrices tónicas (ST) que requieren de un tiempo de activación mas
largo que las fásicas. De este modo, al inicio del empuje (trabajo positivo) la
actividad nerviosa manifiesta su máximo nivel, tanto en sujetos rápidos como
lentos, poniendo de manifiesto una diferencia notable con respecto al SJ en el
cual se produce un incremento progresivo del desarrollo de la fuerza y de la
actividad mioeléctrica.(de: Bosco y col., 1987)
Relación con otros parámetros y funciones. Correlación con los resultados en
sprint, con el test de Abalakow, de Seargent, con salto de longitud desde parado,
con el pico del momento de fuerza registrado en un dinamómetro isocinético
Cybex, con la fuerza isométrica máxima, con el área de las fibras veloces del
músculo vasto lateral (Mero y col., 1991) y con el % de fibras veloces presentes
en los extensores de las piernas (Bosco y Komi, 1979a). Método de ejecución del CMJ
En esta prueba el sujeto se dispone
en posición erecta con las manos
en las caderas, a continuación debe
realizar un salto vertical después de
un contramovimiento hacia abajo
(las piernas deben llegar a doblarse
90º en la articulación de la rodilla).
Durante la acción de flexión el
tronco debe permanecer lo mas
derecho posible con el fin de evitar
cualquier influencia del mismo en el
resultado de la prestación de los
miembros inferiores. El objeto de
esta acción de contramovimiento,
es aprovechar la energía elástica
que se acumula en el cuádríceps en el momento de flexionar las piernas (Komi
y Bosco 1978).
Debido a que el movimiento hacia abajo se realiza con una aceleración
muy modesta y los extensores se activan sólo en el momento de la inversión del
movimiento, se puede afirmar que el estiramiento de los elementos elásticos y la
Comparación entre los resultados en SJ y CMJ en chicas (superior) y chicos (inferior) de 8 a 13 años (Padullés, 1990)
consiguiente reutilización de la energía elástica se ve limitada, por ello la mejora
de la prestación con respecto al SJ se debe también al uso del reflejo miotático
(factor de tipo coordinativo).
La contribución de la elasticidad de los músculos y los tendones es mucho
mayor en aquellas acciones que incluyen un ciclo de estiramiento acortamiento.
Muchos experimentos han demostrado el aumento de la eficiencia mediante
este tipo de gesto (Asmussen, E. y Bonde-Petersen-1974). Durante un salto
vertical simple, el almacenamiento y la recuperación de energía elástica en el
músculo y el tendón contribuyen en un 25-50% a la mejora de la actuación tras
un gesto de contramovimiento (Shorten-1987). Komi y Bosco (1978) apuntan
similares diferencias en estudios realizados en estudiantes de educación física
de ambos sexos (SQ:19.2; CMJ:23.3 en mujeres /SQ:40.3; CMJ:35.5 en
hombres).
Para que pueda acumularse energía potencial elástica es imprescindible que
tenga lugar una contracción excéntrica de la musculatura implicada, la cual
actuará frenando el movimiento. La eficacia de esta acción dependerá de los
siguientes factores:
• Por la velocidad en que se realiza la fase de amortiguación. A bajas
velocidades de la fase excéntrica le corresponde una mayor pérdida de energía
elástica (Cavagna y col. -1968). La magnitud de la energía elástica almace~
nada se incrementa con la velocidad de ejecución de la fase excéntrica
(Bobbert y col. 1987a y -».
Ergo Jump Plus – Bosco System - Sistema diseñado por J.M. Padullés en el que se amplían las posibilidades del sistema original. Fabricado por Byomedic (Barcelona)
• La duración de la fase de acoplamiento entre la fase excéntrica y
concéntrica. La utilización de la energía elástica es mayor cuando una fase
excéntrica es seguida inmediatamente por una acción concéntrica. El
incremento de la fase de acoplamiento lleva a una pérdida de energía elástica
(Asmussen y Bonde-Petersen-1974; Bosco y col.-1976).
• La velocidad de ejecución de la fase concéntrica. Cuanto mayor es la
velocidad de ejecución mayor es su contribución al ciclo
estiramiento-acortamiento (Thys y col.-1975).
• La carga externa con que se realiza la acción. La fuerza en las acciones
de contramovimiento se ven influenciadas por la carga externa con las que se
realiza el ejercicio (King-1993)
• La composición de fibras de que disponga la musculatura implicada.
Algunos trabajos parecen atribuir mayor eficacia a los músculos en los que
predominan las fibras tipo II (FT)(17% vs 4% de mejora del CMJ respecto al SJ
No obstante, no podemos ignorar que la mejora del salto por acción del
contramovimiento, se debe, además de a la energía elástica acumulada, al
reclutamiento reflejo de UM (reflejo miotático o de estiramiento). La
participación de cada componente, elástico o reflejo, variará en cada sujeto,
aunque Bosco (1985) lo sitúa en un 70% y un 30% respectivamente respecto al
total de mejora.
Fuerza expresada en función del tienipo, registrada durante la ejecución de un salto vertical efectuado con los pies juntos por individuos rápidos (FT 60%) y lentos (FT 40%) (Bosco y Komi 1979)
La cantidad máxima de energía acumulable como energía elástica se expresa
como (Bosco-1986):
Donde (m) es la masa corporal; (g) la aceleraci ón de la gravedad; (h máx.) es
la altura de centro de masa al inicio del movimiento donde la velocidad del
mismo es cero; (h min.) es la altura del centro de masa al inicio de la fase
ascendente una vez finalizada la fase excéntrica.
Cuando se realiza un SJ, h máx. y h min. son iguales, por lo que no existe
acumulación de energía elástica. El autor (Bosco-1986) propone un índice de
elasticidad a partir de los tests SJ y CMJ:
Siendo:
SJ la altuara alcanzada en Squat Jump y CMJ la altura alcanzada en salto con
contramovimiento
Comparando los resultados del test de Abalakov (ABK)y el test de CMJ
efectuados con Ergo Jump se detecta la acción de los brazos y nos permiten
conocer los beneficios que la acción coordinada de los brazos tienen sobre la
capacidad de salto vertical. Su ejecución es igual a la del CMJ, pero en este
caso el ejecutante no permanece con los brazos en la cintura, sino que con una
acción coordinada de los mismos deberá incrementar la capacidad de impulso
(Harman-1990).
Con la utilización de los brazos (test llamado popularmente de Abalakov),
observaremos la incidencia y efectividad de éstos en el salto. C. Vitori propone
el cálculo de un índice de utilización de brazos.
(CMJ - SJ) I. E. = -------------------- x 100 SJ
(ABK - CMJ ) I. U. B. = -------------------- x 100
ABK
E el. = m. g. (h máx. - h min.)
Siendo:
ABK la altuara alcanzada en Abalakov y CMJ la altura en CMJ
SALTO EN PROFUNDIDAD O "DROP JUMP" (DJ).
El Drop Jump (DJ), según Bosco, permite analizar la fuerza explosivo-reactivo-
balística. La elevación del sujeto es producida por el componente contráctil, por
la reutilización de la energía elástica acumulada durante la fase de frenado y
por el plus de fuerza, obtenido gracias a la incorporación posterior de unidades
motoras por vía refleja. Parece ser que cayendo desde alturas de no más de 40
cm se utiliza preferentemente el tríceps sural, y en alturas mayores hay mayor
protagonismo del cuádriceps.
Nos permite valorar la capacidad de fuerza refleja, aunque sin poder aislar la
participación de componentes elásticos. En la actualidad la forma más precisa
para poder valorar este componente, en seres humanos, consiste en el registro
de la actividad eléctrica del músculo durante su contracción (electromiograma)
(Basmajian-1976). Cuanto mayor sea el número de unidades motrices (UM)
activadas en un determinado instante, mayor será el número de fibras que van
a despolarizarse produciendo una
mayor actividad eléctrica.
Desafortunadamente, las técnicas
electromiográficas presentan una
reproductibilidad insuficiente para
detectar pequeños cambios en el
grado de actividad neuronal. Ello
es debido a que la fiabilidad del registro electromiográfico integrado (IEMG)
depende de la estabilidad de impedancia de los electrodos, de la colocación de
los electrodos en el mismo punto para cada toma, de la realización de
mediciones a la misma longitud muscular y de las condiciones de fatiga en que
se realice la prueba (Bigland-Ritchie 1983). Aún respetando al máximo estas
premisas, incluso practicando tatuajes puntiformes de tinta china para poder
repetir exactamente la posición de los electrodos, difícilmente se consiguen
coeficientes de variación inferiores a un 10% (Hakkinen-1993).
El test propuesto por Bosco, consiste en caer desde una altura para
posteriormente elevarse lo máximo posible.
El sistema mas utilizado para evaluar el stiffness es la prueba de DJ o los
saltos pliométricos. No es necesario usar instrumentos sofisticados y caros
cómo una plataforma fuerza. De hecho, usando el ErgoJump-Bosco System
se puede medir la altura saltada y el tiempo de contacto con el suelo. El
sistema utiliza la fórmula introducida por Bosco en 1982 para el cálculo de la
potencia relativa.
El efecto de la activación nerviosa en el stiffness muscular se demostró
fácilmente por medio del análisis electromiográfico de los músculos de la
pierna durante la ejecución de saltos pliométricos.
De hecho, el EMG registrado durante la ejecución
de DJ demostró un aumento de la actividad durante
fase excéntrica del DJ en alturas moderadas, sin
embargo cuando se aumentó la altura de caida, la
actividad EMG disminuyó.
Se puede evaluar el stiffness muscular con test de
saltos profundos (DJ) o ejercicios pliométricos. La
habilidad de la músculo de provocar la máxima fuerza
en un período breve de tiempo, durante el ciclo de estiramiento-acortamiento
(excéntrico-concéntrico) representa el stiffness de los músculos
comprometidos en el movimiento.
En las dos curvas se observa la diferencia en las fuerza de reaccion en DJ entre sujetos no entrenados y entrenados, en estos no existe amortiguación despues del impacto, el tiempo de contacto es menos y la fuerza impulsiva mayor (Padullés y Marina ,2000)
La facilitación neural de la fuerza tiene un punto de ruptura para una cierta
carga de estiramiento. Este punto de ruptura corresponde a la altura óptima de
caida, la que provoca el estímulo más eficaz de la conducta neuromuscular de
los músculos extensores de la pierna y que permite lcanzarar la mayor
elevación del centro de gravedad durante la ejecución del salto vertical.
TEST DE REACTIVIDAD (TEST DE LOS 5").
El Rebound Jump (RJ) nos puede servir para valorar la potencia anaeróbica
alactácida si lo realizamos, por ejemplo, durante menos de 15 segundos a la
máxima intensidad. Si alargamos la serie de saltos continuos a 60 segundos,
podremos valorar la potencia anaeróbica lactácida.
Si se realiza durante 5 segundos el test de saltos continuos sobre la parte
anterior del pie, pero intentando bloquear las rodillas (aunque una ligera flexión
es casi inevitable), obtendremos una valiosa información de la fuerza reactiva
de los extensores del tobillo, de gran utilidad para valorar atletas velocistas,
saltadores y , en general, deportistas de especialidades en los que interviene la
poetencia explosiva. Se calcula que el uso de los brazos en este test contribuye
entre un 15 y un 25 % en el resultado de altura de vuelo alcanzado.
Conociendo el tiempo de vuelo y el tiempo de contacto de cada salto se puede
valorar la energía consumida durante el impulso, y el resultado medio de los
mejores saltos se tiene en cuenta como dato de potencia máxima realizada por
los músculos extensores de las articulaciones inferiores. La fórmula utilizada es
la siguiente:
Potencia reactiva (w x kg-1) = 2 g2 x tv2 x (8 tc)-1 Siendo:
tv es el tiempo de vuelo y tc es el tiempo de contacto.
TEST DE SALTOS REPETIDOS (TEST DE LOS 5" – 60”).
Este test se puede utilizar para la valoración de los procesos metabólicos que
mantienen el trabajo muscular por un periodo que puede variar entre 5 y 60
segundos. El método de ejecución de los saltos es idéntico al del CMJ, con la
sóla diferencia de que se ejecutan de forma seguida y durante un periodo
preestablecido. Como en los casos anteriores el sujeto debe mantener el tronco
erguido y las manos en las caderas. Se debe prestar especial atención a la
flexión de las piernas, que deben alcanzar el ángulo de 90º en las rodillas. En la
ejecución de pruebas de larga duración (30-60 seg.) se puede observar que al
final de la prueba y por efecto de la fatiga, las rodillas no llegan a flexionarse
hasta el ángulo deseado (90º). Cuando esto se produce, la prueba de valoración
de la potencia mecánica no puede considerarse válida ya que las mínimas
variaciones angulares pueden modificar las condiciones de trabajo biomecánico
de los miembros inferiores.
Con el fin de que el test proporcione informaciones rigurosas, el sujeto debe
esforzarse al máximo de principio a fin, sin intentar distribuir el esfuerzo en el
tiempo. De media, se debería conseguir un ciclo completo por segundo, o sea un
salto por segundo, por lo tanto en 15 seg. no se deberían conseguir mas de 15
saltos. En caso de conseguir realizar mas saltos quiere decir que no se ha
respetado la variación angular de 90º, flexionando menos se tarda menos tiempo
durante la fase de contacto, realizando por ello un mayor número de saltos. El
número de saltos no guarda correlación con la potencia mecánica desarrollada ya
que si se es poco potente se empleará un mayor tiempo de contacto y un menor
tiempo de vuelo que en sujetos fuertes, con ello se observa que el tiempo total del
ciclo resulta invariable. Los grupos musculares mas empleados en la prueba son
el cuadriceps femoral seguido del glúteo y los músculos extensores del tronco, y
el triceps sural lo hace de forma irrelevante.
Es posible calcular la potencia media en una serie de saltos repetidos (RJ) a
partir del tiempo total de la prueba Tt, el tiempo de vuelo Tv y el número de
saltos N (Assmussen y Bonde-Petersen, 1974; Bosco y Komi, 1979, Bosco y
cols., 1983). Según Bosco, la habilidad de ejecutar, por mucho tiempo, una actividad muscular a
alta velocidad y potencia explosiva llama resistencia a la fuerza veloz o speed
g2(m/s2) . Tv(s) . Tt(s) P(W/kg) = --------------------------------- 4N · (Tt(s) - Tv(s))
endurance . La base del fenómeno fisiológico debe encontrarse tanto en las
propiedades metabólicas como en las propiedades neuromusculares. Para evaluar la
habilidad específica de producir potencia explosiva durante un cierto período de
tiempo se ha introducido un método simple pero stresante. Éste consiste en la
ejecución de saltos continuos, similar a CMJ, por un período entre de 15-60s (Bosco
et altr. 1982). Comparando en tanto por cien de pérdida de potencia o habilidad de
saltar durante un cierto período, se puede evaluar la resistencia a la fuerza veloz de un
atleta. Por medio de esta prueba se puede observar el cambio de potencia muscular
debido tanto a la influencia metabólica cómo a la implicación del sistema
neuromuscular. La prueba es muy sensible a las capacidades anaeróbicas láctica y
alactica en función del del período del trabajo en el test.
SALTO CON CARGA CRECIENTE HASTA EL PESO CORPORAL (LJ).
El Load Jump (LJ), saltos SJ con cargas crecientes
hasta llegar al peso corporal, es muy útil para
establecer curvas de fuerza-velocidad. Valora la fuerza
dinámica máxima (relativa) y, en el caso del SJ con el
peso corporal, correlaciona con la fuerza isométrica
máxima.
Con este test se puede obtener el Índice de Bosco, que
relaciona fuerza y velocidad. Se trataría de realizar un
SJ con una carga del peso corporal y otro sin
sobrecarga.
Indice de Bosco = SJpc / SJ0
Así, según el valor de la relación SJpc/SJ se pueden determinar algunas
características del sujeto y el efecto producido por el entrenamiento. Cuanto
más alto sea el índice, más nos acercamos a un trabajo de fuerza máxima, y si
es más bajo, estaremos en la fuerza velocidad. No obstante, también podría
ser muy buena muestra de evolución del entrenamiento que las alturas de los
dos SJ fueran mayores que en un test anterior, aunque el índice final no
variara.
Indice de Bosco encontrado en atletas (hombres) de nivel nacional (A) y en deportistas (mujeres) de patinaje sobre hielo y atletismo (saltos y velocidad) de nivel nacional (B). (Bosco, 1985) Este test nos permite determinar la curva F-V para los extensores de piernas.
Consiste en realizar el test de SJ, pero con una carga añadida que va
incrementándose en cada intento. En ocasiones se emplean como cargas
porcentajes relativos al peso corporal (0%-25%-50%-75% y 100%) del sujeto
testado, pero otras veces se emplean cargas estándards (0-20-40-60-80-100
kilos).
Relación entre fuerza y velocidad en el salto. Los sujetos realizaron SJ con cargas que iban de 0 a 80 kg. En la ilustración pueden verse dos métodos de establecer la relación entre fuerza y velocidad. La curva A (círculos abiertos) muestra la relación entre la velocidad angular de la articulación de la rodilla (electrogonometría) y la fuerza concéntrica desarrollada en una plataforma de fuerza. La curva B (círculos cerrados) indica la relación entre la carga de salto (de 0 a 80 kg) y la altura alcanzada en el salto (calculada a partir del tiempo que dura el salto desde una plataforma). El método práctico más simple (curva B) guarda una buena correlación con la técnica de laboratorio (curva A). Basado en Viitasalo (1985b).
DINAMÓMETROS ISOINERCIALES COMPUTERIZADOS.
Una forma sumamente precisa de medir la fuerza y la potencia es registrando el
tiempo que precisa la sobrecarga o el peso corporal en recorrer espacios
conocidos, la velocidad obtenida es directamente proporcional a la potencia.
En los dibujos pueden verse dos sistemas utilizados para registrar la velocidad de
desplazamiento de la barra
de pesas.
Si se pretende una valoración
diagnóstica de los
movimientos naturales
realizados con máquinas de musculación que tengan como resistencia externa un
peso a elevar conocido, se puede detectar la fuerza y la potencia a partir del registro de la
aceleración instantánea tomada a partir de los
tiempos obtenidos en espacios muy pequeños,
inferiores a un cm. En efecto, aplicando un
dispositivo electrónico (detector del espacio
recorrido en función del tiempo) se puede medir
la velocidad, aceleración, fuerza, potencia y
desplazamiento de la carga desplazada por el
sujeto durante la ejecución de un movimiento en
una máquina normal de musculación (p.e. leg
press, multipower, etc.). Este tipo de dispositivo
permite conocer el comportamiento biomecánico
de los músculos interesados durante una
actividad natural, sea balística o contra gravedad. Los primeros resultados han sido muy
interesantes, el coheficiente de variación es muy bajo y los fenómenos observados son
fuertemente amplificados, facilitando con ello el proceso de diagnóstico. Desde 1990 han aparecido varios instrumentos orientados a la valoración
isoinercial, uno de los primeros ha sido el BIOROBOT construido por Ergotest
Press de banco con medida de la velocidad de la carga utilizando dos fotocélulas y un cronómetro Tidow G. (1990),Aspects of strength training in athletics; NSA-IAAF;1:93-110,1990
bajo la dirección del Pr. Bosco. Este instrumento proporciona de forma
automática la medida del esfuerzo tanto cualitativa como cuantitativamente. En
cada repetición efectuada con
cualquier máquina de musculación
que utilice gravedad como
resistencia externa (barra, leg-
press, multipower, lat machine,
etc.) el BIOROBOT calcula, en
tiempo real, los valores de la
potencia mecánica desarrollada en
cada movimiento. Los valores
obtenidos se comparan con los
valores de referencia obtenidos en el test realizado al principio del entrenamiento.
Con este sistema, no excesivamente costoso, se puede realizar el entrenamiento
personalizado propuesto por Bosco, así como efectuar pruebas de valoración
diagnóstica de las características funcionales de cualquier sistema muscular,
desde la región cervical a la tibio-tarsiana. El sistema puede competir dignamente
con cualquier aparato que use velocidad constante (máquinas isocinéticas) en las
que no se reproduce el movimiento natural, además de tener un costo altísimo.
La nueva metodología introducida por Bosco
en 1991 se basa principalmente en las
condiciones fisiológicas en que se encuentra
el músculo en el momento del
entrenamiento. El número de repeticiones a
efectuar lo determina es aparato de forma
automática. El BIOROBOT utiliza una señal acústica y visual para indicar el nivel
por debajo del cual no se debe descender si se quieren alcanzar los estímulos de
entrenamiento deseados. El equipo indica el nivel de potencia obtenido en cada
repetición avisando de la necesidad de aumentar o disminuir el esfuerzo en
función de la potencia obtenida. La segunda vez que el sujeto no alcanza el nivel
establecido en el instrumento, se indica al sujeto que inicie una pausa de
descanso. De esta forma se evita producir adaptaciones biológicas y
modificaciones fisiológicas no deseadas y se consigue un notable ahorro de
energía psicofísica al dirigir el esfuerzo hacia el ejercicio óptimo y de forma
específica.
El sistema ha sido experimentado con atletas de alto nivel en paises como Italia,
Suiza, Alemania, Hungría y España con resultados espactaculares.
El BIOROBOT está formado por los siguientes dispositivos:
1. microprocesador.
2. sensor de rayos infrarrojos.
3. impresora térmica.
4. señalador acústico.
5. señalador óptico.
6. display LCD.
El funcionamiento del sistema es extremadamente simple. Cada vez que el atleta
hace una extensión de piernas, la carga se mueve junto con el sensor de rayos
infrarojos con lo que se obtiene la distancia recorrida por la carga y el tiempo
empleado. Los datos una vez procesados por el microprocesador son enviados a
la impresora . De entre todos los parámetros obtenidos, los que interesan a
nuestro proceso de entrenamiento son: fuerza y velocidad media de la carga,
potencia mecánica media, el recorrido, el tiempo empleado etc. Estos parámetros
se calculan tanto para la fase positiva o concéntrica como para la negativa o
excéntrica.
Utilizando éste equipo y el método introducido por Bosco se ha hecho el
seguimiento de algunos atletas de altísimo nivel. Como ejemplo se muestran los
resultados obtenidos en periodo de entrenamiento de un lanzador de peso de
nivel internacional.
Con posterioridad han sido diseñados nuevos aparatos que mejoran las
prestaciones del BIOROBOT, son la familia ERGO POWER que permiten la
conexión a ordenador, son ligeros, utilizan encoders mas precisos etc. Con estos
dispositivos se puede detectar el 1RM sin llegar a las cargas máximas y se
pueden diseñar las curvas de f-v y p-v
23242526
B C D E F G H I JCarga(Kg) 40 60 80 100 120 140 160 180Fuerza(N) 499 714 923 1112 1297 1471 1641 1803Vel.(mm/s) 1,23 1,07 0,92 0,78 0,64 0,52 0,39 0,27Poten.(W) 613 765 848 868 836 759 641 491
Actualmente se ha diseñado un sistema que permite el control del
entrenamiento en movimientos balísticos con control de la caida de la carga.
Algunos fabricantes de máquinas de musculación están incorporando un
sistema de feed-back a sus máquinas, con lo que la máquina de entrenamiento
se convierte en instrumento de evaluación.
EL MUSCLE LAB
Como culminación del proceso de evolución del Ergo Power se ha llegado al equipo de
evaluación neuromuscular MuscleLab de Ergotest Tech. diseñado por Ole Olsen
(Langesund,N), con la colaboración de C.Bosco, P.Tesch, H.Berg, J.Vitasalo, A.Belli
entre otros. Este proyecto fue diseñado en un principio para la monitorización de las
máquinas Yoyo (Berg & Tesch) de musculación elegidas por la NASA y se le fueron
añadiendo módulos hasta convertirlo en un verdadero laboratorio de análisis neuro-
muscular con todas las señales sincronizadas. El sistema también incorpora un
sistema extremadamente preciso de cronometraje que soporta distintos tipos de
arranque, hasta 99 barreras fotoeléctricas con detección y eliminación de dobles
cortes y velocímetro que nos ha evitado tener que utilizar un sistema externo. Otra
ventaja del sistema es que incluye y mejora el sistema Ergo Jump (Bosco System) con
base de datos y registro gráfico.
El MuscleLab nos proporciona todos los datos mecánicos requeridos de una forma
extremadamente rápida que nos permite evaluar a varios atletas al mismo tiempo.
Para ello hemos utilizado el Basic Test, renunciando a utilizar el Extended Test que
proporciona información sobre la dinámica de todos los parámetros mecánicos de
cada contracción, medida directa de la fuerza, cuatro canales de EMG y dos canales
de electrogoniometría, todo ello sincronizado, registrado, grabado y presentado
gráficamente en tiempo real. El equipo incorpora test isométricos utilizando un sensor
de fuerza y monitorización de máquinas YoYo.
El equipo está formado por:
Unidad de control alimentada por baterías recargables
Ordenador portátil Pentium.
Plataforma de contactos o a infrarojos
Encoder lineal de movimiento
Acelerómetro de un canal
Dos canales de goniometría
Cuatro canales de EMG.
Barreras fotoeléctricas
Encoder rotatorio para máquinas Yoyo.
Sobre otros sistemas tiene las siguientes ventajas:
• Procesamiento en tiempo real de las distintas señales
• Fácil de transportar
• Permite trabajar fuera del laboratorio
• Autónomo
• No precisa tarjeta de adquisición de datos, Pc portátil
• Informes inmediatos al entrenador
El test mas utilizado por su facilidad es el Basic Test consistente en la
valoración de los parámetros mecánicos obtenidos a partir de una serie de
contracciones efectuadas con cargas progresivas. Sólo precisa el uso de la
unidad de control unida al ordenador por un port RS232 y el encoder lineal de
movimiento. Una vez conectado el extremo del encoder a la carga que se va a
movilizar se puede protocolizar perfectamente el movimiento pues se puede
fijar el punto exacto de inicio del gesto (flexión de rodilla de 90º), ya que el
sistema incorpora un indicador sonoro y gráfico del punto de inicio, e indicar el
recorrido mínimo para que sea válido. Se puede elegir sólo la fase concéntrica
(que es el caso de los tests que nos ocupan) o la modalidad excéntrica-
concéntrica, pues el sistema proporciona la información de los parámetros
mecánicos para ambos casos. A continuación se elige el ejercicio, sujeto y el
grupo al que pertenece. El siguiente paso es la introducción de la carga, y se
inicia el movimiento. El sistema proporciona los siguientes datos para las fases
concéntrica y excéntrica :
Equipo Muscle Lab cedido por Byomedic (Barcelona)(www.Byomedic.com)
- Carga externa y total (Kg)
- Potencia media (W)
- Fuerza media(N)
- Velocidad media y pico de velocidad (m/s)
- Distancia recorrida por la carga (cm)
- Tiempo (s)
- Tiempo para alcanzar el pico de velocidad (s)
- Estimación de 1 RM (Kg) y ratio carga-peso corporal
- Carga para la máxima potencia y ratio potencia-peso corporal
- Factor fuerza-velocidad.
- Ecuación de la curva F-V y coeficiente de correlación
- Ecuación de la curva Carga-V y coeficiente de correlación
Las gráficas obtenidas son:
- Velocidad-Fuerza
- Velocidad-Potencia
- Velocidad-Carga
Además podemos leer los resultados previstos con otras cargas distintas a las
usadas en el test.
Para estudios mas precisos se puede analizar cada movimiento
individualmente por medio de EMG sincronizada con sensores de fuerza y de
desplazamiento y compara los resultados.
Vel
ocity
[m/s
]
0.0
0.5
1.0
1.5
-0.1-0.2 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
Velocity Force Power
0
500
1000
1500
2000
Vasto externoGemelo None None
EM
G[%
]
Time[s]
0
50
100
150
200
-0.1-0.2 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
Plataforma de fuerzas
El M.L: dispone de forma opcional de una plataforma de fuerzas uniaxial que
puede conectarse al sistema en paralelo con los otros sensores. Dicha
plataforma tiene la ventaja que es transportable y de facil calibración. Con el
sistema se pueden efectuar todos los test de saltos quedando registrada toda
la dinámica de las fuerza. Dispone de un programa de estabilometría para la
evaluación del equilibrio dinámico y estático
ENTRENAMIENTO CON BIO FEED-BACK
Una de las aplicaciones más interesantes de biofeedback con el MuscleLab es
la que se puede realizar para la valoración y optimización del entrenamiento de
fuerza, en sus diversas expresiones.
El profesor Carmelo Bosco, después de siete años de investigaciones, propuso
en 1991 una nueva metodología del entrenamiento de la fuerza, basada en la
tecnología Ergopower y un sistema de biofeedback. Es cierto que el empirismo
ha logrado muchos resultados reales de gran eficacia, pero si a ello le
añadimos unas consistentes bases científicas, los resultados serán bastante
mejores.
Por ejemplo, en un trabajo de fuerza, es frecuente ver cómo los entrenadores
fijan de antemano el número de repeticiones, las series y la duración de los
períodos de descanso, siendo igual para todos los atletas, con la única posible
variación en la carga que moviliza cada uno. Ello hace que no se tengan en
cuenta las condiciones biológicas y las características morfológico-funcionales
de cada atleta individual, olvidando, más que parcialmente, los principios de la
especificidad y la individualización.
Aunque practiquen la misma especialidad, es raro que dos atletas muestren
similitudes en sus características morfológico-funcionales, y mucho menos en
sus características biológicas, que muchas veces son trasmitidas
genéticamente (Komi y col. 1973).
Por tanto, no todos los atletas que realizan el mismo entrenamiento consiguen
producir adaptaciones y modificaciones biológicas adecuadas. E incluso en un
mismo individuo las cargas de trabajo, la intensidad y el volumen óptimos
pueden cambiar drásticamente en el transcurso de un corto período de tiempo,
y variarán también en función del grado de recuperación que el atleta haya
experimentado del último entrenamiento. Así, hay que tener en cuenta las
condiciones biológicas actuales del atleta, que vienen caracterizadas por su
ritmo circadiano y por el efecto de los estímulos psico-fisiológicos anteriores.
En suma, fenómenos asociados a la fatiga, el equilibrio hormonal, las
condiciones metabólicas, las adaptaciones fisiológicas generales y periféricas y
características morfológicas musculares se diferencian marcadamente entre
individuos.
Está ampliamente aceptado que la intensidad (carga) usada en el
entrenamiento de fuerza, tomada como porcentaje de la que sería carga
máxima (CM o 1RM), es el factor principal que influye en el tipo de adaptación
que tiene lugar. Pero otro factor, tan importante como el anterior, y que se ha
tenido menos en cuenta, es la velocidad del movimiento o desplazamiento de la
carga durante la acción muscular.
El tipo de entrenamiento de fuerza que propone Bosco está más en función de
la potencia, que relaciona la fuerza aplicada a la carga, la distancia que recorre
la carga y el período de tiempo en que la fuerza ha sido aplicada. La razón por
la que este tipo de entrenamiento no ha sido más investigado y desarrollado, a
pesar de lo importante que es, probablemente se debe a lo difícil que resultaba
medir y controlar la velocidad, y por lo tanto la potencia, con exactitud,
problema que con el MuscleLab queda totalmente resuelto.
Si en un trabajo de fuerza no se conocen la velocidad de ejecución y la
potencia mecánica desarrolladas, las cargas de trabajo planificadas a priori
según esquemas empíricos difícilmente producirán los efectos fisiológicos
deseados, o por lo menos no tendremos tanta seguridad de conseguirlo, ya que
la velocidad a la que se realiza un movimiento es el factor que determina la
adaptación de un proceso biológico u otro. El método de Bosco es pues, una
manera de conocer instantáneamente las condiciones biológicas del músculo,
representadas por la capacidad de desarrollar potencia mecánica.
Ya algunos entrenadores españoles de atletismo habían intuido la importancia
del componente de velocidad en sus trabajos de fuerza (Jaime Enciso, Carlos Gil,
Jordi Campmany, etc.), cronometrando manualmente los tiempos totales de ejecución
en una serie de sus atletas. La información recibida era, desde luego, insuficiente pero
ya algo orientadora.
No obstante, como destaca Bosco, hay que remarcar que no se pretende
rechazar métodos tradicionales de trabajo de fuerza (como las distintas
1/2 SQUAT - 157 Kg MONICA VICENTE
600700800900
1000
1 2 3 4 5 6 7
REP.Nº
POT.
(W)
1/2 SQUAT - 179 Kg BEGOÑA PRADOS
600
800
1000
1200
1 2 3 4
REPETICION
POT.
(W)
variantes de pirámides), por cuanto las cargas establecidas a través de
métodos empíricos pueden representar un medio de entrenamiento correcto.
Lo que se quiere mejorar es, gracias a la nueva tecnología, los aspectos
relativos a la intensidad del ejercicio y al número de repeticiones, que no puede
ser predispuesto sobre bases teóricas fijas, sino que debe ser sugerido según
las condiciones momentáneas en las cuales se encuentran los grupos
musculares que intervienen en el trabajo.
El conocimiento instantáneo del comportamiento fisiológico del músculo
permite al atleta dosificar en modo equilibrado los propios esfuerzos, realizando
una activación muscular óptima, ya que el sistema computerizado del
MuscleLab sugiere la intensidad del trabajo, indicando por ejemplo si se debe
aumentar o disminuir la velocidad de ejecución. De esa manera el atleta no se
cansa inútilmente, ahorra energía, no realiza trabajo no específico superfluo ni
estimula procesos biológicos no deseados.
Para determinar ese valor de potencia de referencia, el atleta debe realizar
primero un test de una sola repetición lo más rápidamente posible con la carga
que hayamos seleccionado (que será con la que luego se quiera trabajar),
obteniéndose así la potencia máxima que el sujeto puede desarrollar en ese
momento y con esa carga. Consideramos más correcta realizar dos
repeticiones y escoger la mejor como referente de potencia máxima, aunque si
se trata de cargas muy elevadas, hay que respetar una pausa suficiente entre
la primera y la segunda repetición. Por otra parte, también es conveniente que
el calentamiento general previo a la realización del trabajo concreto de fuerza,
vaya seguido de un calentamiento específico con una carga baja en la máquina
o barra que se vaya a utilizar.
A partir de ese dato, y en función de la expresión de fuerza que queramos
trabajar (es decir, la adaptación biológica requerida), estableceremos el
porcentaje óptimo de la potencia máxima. Es decir, lo ideal, los watios de
potencia que pretendemos que desarrolle el atleta. En este caso, por tanto, el
número de repeticiones no está predeterminado, sino que es el resultado de las
condiciones del atleta, como la composición de la fibra muscular, el sistema
hormonal, el grado de recuperación de anteriores sesiones de entrenamiento,
etc.
Objetivo Carga (% de 1 RM) % de potencia máxima Fuerza máxima 70-100 % Mínimo 90%
Fuerza explosiva 50-70 % Mínimo 90%
Hipertrofia 70-90 % 75-85 %
Speed/endurance 30-50 % 80-90 %
Resistencia muscular 30-70 % 70-85 %
El display conectado al MuscleLab informa inmediatamente del valor de
potencia media que se está registrando en cada repetición. Una barra que
contiene una línea de diodos led de distintos colores informa visualmente de la
potencia conseguida en cada repetición. Si ésta se encuentra dentro de los
valores predeterminados, se enciende hasta el color amarillo; en caso de
obtener una potencia superior, se iluminan los leds verdes; y si no se alcanzara
el valor deseado, sólo se iluminan los de color rojo. Cuando el atleta realice dos
repeticiones seguidas sin llegar al valor de potencia de referencia, debería dar
por terminada esa serie del ejercicio.
Así, hemos comprobado que cada sujeto es un mundo individual y responde de
una forma diferente al entrenamiento. Por ejemplo, un atleta sólo puede hacer
3 repeticiones con una carga particular y un valor de potencia de referencia,
mientras que otro puede hacer hasta 5, en idénticas condiciones, pero los dos
logran los mismos efectos deseados en el
entrenamiento. Esto no sería lo mismo en el
caso que los dos atletas hicieran 5
repeticiones cada uno, ya que el primero
obtendría los efectos negativos de un
sobreentrenamiento. De igual forma, si los dos atletas hicieran sólo 3
repeticiones, el segundo no estaría trabajando a plena capacidad.
Por tanto, si no determinamos el número de repeticiones de forma adecuada
podríamos, por ejemplo, hacer que nuestro atleta reclutase
preponderantemente unidades motoras lentas en algunas repeticiones cuando
en realidad queremos que reclute fibras rápidas, como por ejemplo en trabajos
de hipertrofia. Este nuevo método de entrenamiento permite, pues, la
optimización y el control exacto de los programas de entrenamiento de fuerza.
MÉTODOS DE EVALUACIÓN FUNCIONAL Carmelo Bosco Ph. D., D. U., D. Hon .C.
Department of Exercise Physiology and Sport Biomechanics,
University of Budapest Hungary
University of Rome Tor –Vergata, Italy - School of Specialisation in
Physical Medicine and Rehabilitation
¿ MEDICIÓNES ISOMÉTRICAS, ISOCINÉTICAS Y/O ISO-INERCIALES?
La función del músculo puede medirse con distintos métodos, siendo los mas
característicos , el iso-inercial, isocinético, semi-isocinético, y las modalidades
de valoración isométricas. Tanto el tipo de actividad múscular (concéntrica,
excéntrica, o isométrica) como la velocidad pueden variar en el test. Todavía
aumenta más la confusión si estamos comparando los diferentes métodos de
ensayo presentados por la literatura .El problema está asociado a si la
valoración del comportamiento del músculo debe ser ¿general o específica?
Se ha demostrado que la fuerza y la potencia explosiva tienen un efecto
específico sobre las estructuras biológicas estimuladas. Sale y MacDougal ,
señalan que el criterio más importante en la seleccionde una prueba es la
especificidad, ello ha sugerido la respuesta pertinente a la pregunta. La baja
correlación entre las pruebas dinámicas e isométricas indica que las distintas
medidas musculares son específicas a la modalidad de la prueba en lugar de
las cualidades generales.
La falta de correlación entre los cambios en las actuaciones dinámicas y las
pruebas isométricas, observada por muchos autores, sugiere que mecanismos
diferentes pueden estar provocando las diferEncias en estas dos medidas de
fuerza. Esto parecería indicar que el entrenamiento de fuerza-velocidad
produce adaptaciones específicas. Como consecuencia de esto, los test
efectuados a una cierta velocidad, o las pruebas isométricas, no pueden ser
válidos para supervisar las adaptaciones del sistema neuromuscular que se
supone que se han producidopor medio del entrenamiento dinámico.
Hay indicaciones fuertes por otro lado para sugerir que el patrón de
reclutamiento de las unidades motrices a una velocidad angular es depende de
la velocidad, vease de la actividad del músculo involucrado ( isocinética vs.
balístico). Finalmente, debe recordarse que no se puede medir el efecto de pre-
estiramiento con un sistema isocinético.
Este forma de comportamiento del músculo es la más natural en la locomoción
humana y puede monitorizarse fácilmente con un dispositivoo iso-inercial.
FACTORES NERVIOSOS DE LA CONTRACCIÓN
Cuando un músculo en un rango de movimiento, parece que pueda haber un
reclutamiento preferencial de ciertas unidades motrices en ciertas posiciones o
ángulos. El modelo de reclutamiento neural observado durante la activación
isocinética del músculo parece ser diferente al observado durante la
contracción iso-inercial.
En los ejercicios de medio squat, al principio del esfuerzo la activación de las
unidades motrices es muy alta. Sin embargo, cuando los sujetos ejecutan todo
el rango de movimiento, se notó una disminución progresiva de actividad
neural. El mecanismo exacto que produce la reducción de la actividad nerviosa,
no está claro. Se ha sugerido que el alta tensión requirida al inicio del
movimiento para superar la fuerza inercial, puede activar alguna forma de
inhibición por parte de los Órganos Tendinosos de Golgi (GTO).
En la contracción isocinética, los músculos extensores de la pierna
mantuvieron la misma magnitud de actividad mioeléctrica a lo largo de todo su
rango de movimiento.
La actividad electromiográfica de los músculos extensores de pierna de los mismos sujetos
durante una prueba isocinética y durante una prueba iso-inercial (media sentadilla con sobrecargas) de
resistencia externa similar. En la evaluación isocinética, la actividad EMG permanecía al mismo nivel a
lo largo de todo el rango de movimiento. En contraste durante la valoración isoinercial se mostró un
aumento dramático de la actividad EMG al empezar el movimiento seguido de una disminución de la
actividad neural mientras el movimiento continuaba hasta el final.
Ésto no es una sorpresa, la ventaja de los ejercicios isocinéticos está en la posibilidad
de mantener una actividad nerviosa máxima e todo el rango de movimiento. Aun
cuando en un ejercicio de medio squat aparece una disminución drástica de EMG
desde la mitad hasta el final del, el nivel es superior al de los sistemas isocinéticos,
aun cuando utilicen la misma resistencia externa. Los aspectos estructurales son
diferentes en los dos ejercicios y también podrían modificar el modelo de reclutamiento
neural. El ejercicio de ½ squat dinámico se realiza a menudo con los dedos del pies
apuntando ligeramente al exterior, aunque los test de extensión de pierna en máquina
isocinética se haya realizado con los dedos del pies apuntando hacia delante. Se ha
demostrado en otros grupos musculares que una diferencia en la posición puede
afectar el modelo de la reclutamiento neural.
FACTORES MECÁNICOS DE LA CONTRACCIÓN
Hay varios factores mecánicos que caracterizan el comportamiento de las
funciones del músculo durante la ejecución de ejercicios tanto con resistencias
del tipo iso-inercial y como con isocinéticas. Así, la valoración las capacidades
del músculo esquelético es específica del tipo de movimiento, y dependiendo
de este , se eligiran los test a ejecutar.
EL PRE-ESTIRAMIENTO
Con el método iso-inercial es posible utilizar la actividad del patrón de
movimiento del ciclo de estiramiento-acortamiento (CEA ó CEA), mientras con
el isocinético es casi imposible obtener un pre-estiramiento eficaz. Éste es un
factor que diferencia enormemente los dos tipos de valoración. La ejecución
de una acción muscular excéntrica seguida inmediatamente por una acción
concéntric es una característica de los movimientos ejecutados bajo la acción
de la gravedad. El uso del CEA aumenta la fase concéntrica de movimiento
produciendo un aumento en el trabajo y la potencia y aumentando al mismo
tiempo la eficacia de movimiento si se compara con un movimiento similar
realizado sin el estiramiento previo.
El aumento se atribuye a la reutilización de energía elástica en combinación
con facilitación neural inducida por el reflejo del estiramiento . El efecto del pre-
estiramiento también depende del tiempo de acoplamiento que refleja el
periodo trancurrido entre la fase excéntrica y la fase concéntrica. Si el periodo
transcurrido es demasiado largo (>100 metros), la energía elástica almacenada
puede perderse en forma de calor.
Igualmente la facilitación inducida por el reflejo de estiramiento puede perderse
si el tiempo tiempo de acoplamiento es excesivo. Así el tiempo transcurrido
entre la fase excéntrica y la fase concéntrica, es de importancia fundamental
para la eficacia del CEA.
Aun cuando algunos dinamómetros isocinéticos modernos permiten efectuar
movimientos con CEA, es bastante difícil notar aumentos de EMG después del
pre-estiramiento.
Actualmente, es casi imposible construir cualquier aparato electromecánico
que permita invertir el movimiento de excéntrico a concéntrico en menos de 50-
100ms. En el movimiento normal el tiempo de acoplamiento puede ser del
orden de 10ms, como ocurre al correr o saltar. En base a las consideraciones
anteriores, la validez de los aparatos isocinéticos en la evaluación del
comportamiento muscular, que en las situaciones de la vida real casi siempre
se realiza exclusivamente con CEA, debe ponerse en entredicho.
Las fuerzas siempre son mayores cuando se desarrollan bajo condiciones de
CEA, que cuando la contracción es de tipo concéntrico.
Las curvas de fuerza/velocidad se desplazan a la derecha cuando las
contracciones concéntricas siguieron a una actividad de pre-estiramiento, como
corriendo o saltando. Así durante la actividad diaria normal o durane las
acciones balísticas, el efecto de pre-estiramiento aumenta la fuerza producida
en función de la velocidad de acortamiento.
Relacionesentre Fuerza y Velocidad para dos condiciones diferentes: el salto vertical durante un trabajo
concéntrico simple (SJ) y después de un pre-estiramiento (DJ). En SJ la fuerza se desarrolla
principalmente por el componente contráctil de los músculos, mientras en DJ el efecto de pre-
estiramiento induce un notable aumento de la fuerza a través de la potenciación neural y la utilización
de energía elástica. Puede observarse a fuerza desarrollada en algunos las disciplinas deportivas en
lfunción de la velocidad angular media de la articulación de la rodilla:
HJ = salto de altura, LJ = salto de longitud, HS = Saltos de vallas a pies junto , y R = corriendo
RELACIÓN ENTRE FUERZA Y VELOCIDAD
El uso de instrumentos iso-inerciales y dinamómetros isocinéticos permite
mostrar respectivamente las relaciones fuerza/velocidad (F/V) y
torque/velocity (T/V). Ambas relaciones representan una valoración
diagnóstica más sofisticada de las funciones musculares que las pruebas
isométricas. Sin embargo, el comportamiento mecánico del músculo
esquelético queda mejor descrito, y por lo tanto, es mejor analizarlo usando
las relaciones entre F/V que las relaciones entre T/V.
La relación de F/V puede determinarse por medio de ejercicios realizada con
cargas diferentes progresivas, permitiendo de 3 a a 100 o más mediciones. Por
consiguiente, se puede alcanzar una variación dramática de velocidad (de 0.5 a
a 13 rad/s) como respuesta a las cargas externas, durante el test de extensión
de piernas (leg extensor).
Desgraciadamente, los dinamómetros isocinéticos sólo permiten unas pocas
(no más de 8-9) mediciones, limitando el rango de velocidad entre 0.5 a 5 rad
/s. Además, con los dinamómetros iso-inerciales, el esfuerzo voluntario se
modula cambiando la velocidad y la fuerza.
En los test isocinéticos la velocidad está pre-fijada por el operador. Por
consiguiente sólo es posible descubrir cambios en la producción del torque.
En conclusion, con el uso de dinamómetros iso-inerciales es posible analizar y
diferenciar el desarrollo de tensión muscular contra resistencias externas bajas
o altas, mientras con los isocinéticos se puede medir sólo resistencia alta.
Representación esquemática de la relación Torque/Velocidad utilizando un instrumento isocinético.Las
flechas muestran los cambios proporcionados por un dinamometro isocinético.
Representación esquemática de las relaciones Fuerza/Velocidad obtenidas con un dinamómetro iso-
inercial. Las flechas muestran las variables fisiológicas que pueden ser detectada.
LA VELOCIDAD. CONSIDERACIONES PRELIMINARES ..
Desde el punto de vista físico, la velocidad es el espacio recorrido en un período de tiempo determinado.
Supone encadenar una serie de movimientos, ejecutados cada uno de ellos a la máxima rapidez. La
velocidad, como cualidad física, representa la capacidad de desplazarse o realizar movimiento en el
mínimo tiempo y con el máximo de eficacia. Sin embargo, si la velocidad ha de utilizarse en una
actividad acíclica, los factores determinantes, aparte de los indicados anteriormente, serán los
relacionados con las capacidades coordinativas y de toma de decisión.
Dentro de la velocidad, que en física se expresa como el espacio recorrido en un período de tiempo
determinado, hay que considerar los aspectos fisiológicos que permiten que ésta se lleve a cabo de una
forma más o menos eficiente, dependiendo en su mayor parte, de la capacidad anaeróbica aláctica del
sujeto, y siendo mayor la aportación de la potencia anaeróbica láctica si aumenta el espacio del
movimiento a realizar.
Las cualidades de velocidad de los deportistas se manifiestan en la capacidad de ejecutar movimientos
en el menor período de tiempo. Está establecido distinguir las formas elementales e integrales de
manifestación de las cualidades de velocidad (M. Godik, 1966).
A la hora de hablar de velocidad, debemos distinguir dos manifestaciones claramente diferenciadas y no
necesariamente interdependientes:
. La velocidad de movimientos cíclicos.
. La velocidad de movimientos acíclicos.
En ambos casos es universalmente aceptado que existen tres fases durante su ejecución:
. La aceleración.
. La máxima velocidad.
. La resistencia a la máxima velocidad.
Las formas elementales abarcan:
a) el tiempo de reacción,
b) el tiempo de un movimiento,
c) la frecuencia (el tempo) de los movimientos locales.
Las formas integrales están representadas por la rapidez de ejecución de los movimientos deportivos
(el tiempo de la carrera de velocidad, las aceleraciones de los futbolistas, los golpes del boxeador,
etcétera).
MANIFESTACIONES DE LA VELOCIDAD
Estas circunstancias anteriormente expuestas son las que nos determinan las diferentes
manifestaciones de esta cualidad en las múltiples manifestaciones deportivas que existen.
Dos aspectos condicionantes destacan al analizar la velocidad acíclica: la velocidad máxima potencial
que cada deportista posee sobre los gestos técnicos (velocidad del jugador), y la velocidad idónea de
juego en función del desarrollo táctico de la acción (velocidad del equipo). Desde el punto de vista
fisiológico, la velocidad depende fundamentalmente de la capacidad anaeróbica aláctica y en menor
medida de la potencia anaeróbica láctica,
Respecto a la velocidad del gesto técnico, Martín-Acero (1995) distingue dos factores determinantes de
la eficacia de acción (del acto motor rápido):
• energéticos (la producción y utilización de energía y la fuerza como elemento trasmisor de
energía en los gestos específicos)
• informacionales (sensación y percepción del movimiento, control y regulación de la acción,
coordinación y técnica).
TIEMPO DE REACCIÓN (TR). También llamado velocidad de reacción. Tradicionalmente, el TR se
define como el tiempo que transcurre entre el inicio de un estímulo, y el inicio de la respuesta solicitada
al sujeto. Podemos hablar de dos tipos diferentes de tiempo de reacción: el tiempo de reacción simple y
el tiempo de reacción discriminativo.
Tiempo de Reacción Simple (TRs). El tiempo de reacción simple, es el tiempo que separa una
excitación sensorial de una respuesta motriz que el sujeto ya conoce de antemano. El TR simple implica
una respuesta única a un estímulo ya
conocido. El ejemplo más sencillo que nos permite ilustrar esta capacidad, es la respuesta al disparo del
juez de salida en una prueba de velocidad. Según Zaziorski, el TR se divide en cinco fases:
• Tiempo que el receptor tarda en captar el estímulo, es decir, el tiempo que tarda en llegar el
estÍ:ffiulo desde donde se produce hasta el receptor correspondiente. Depende principalmente de
la capacidad de concentración (visual, auditiva, etc..), y en ocasiones, caso de los estímulos
visuales, de la capacidad de visión periférica. Estos factores pueden ser, hasta cierto punto,
sometidos a entrenamiento.
• Tiempo que el estímulo tarda en recorrer la vía aferente, es decir, tiempo que tarda en llegar el
estímulo desde el receptor a la zona del cerebro correspondiente a cada sentido. Está
relacionado con la relativamente constante velocidad de conducción de los nervios sensoriales.
En principio, este aspecto no puede ser afectado por el entrenamiento.
• Tiempo de elaboración de la respuesta, es decir, selección de una respuesta correcta o idónea
entre toda la gama de experiencias almacenadas en la memoria. Es la fase del TR que mejor se
puede desarrollar con el entrenamiento.
• Tiempo que el estímulo tarda en recorrer la vía eferente hasta llegar a la placa motriz. Al igual que
ocurre con t2, es un factor muy estable que apenas se puede alterar con el proceso de
entrenamiento. Estas primeras cuatro fases, son las que se denominan tiempo de reacción
premotriz. Empieza en el momento en que acontece el estímulo y termina en las primeras
manifestaciones que aparecen en el E.M.G., constituyendo el 75-85% del tiempo de reacción
total.
• t-5. es el tiempo que tarda en estimularse el músculo, es decir, en iniciarse la contracción. Es lo
que se conoce también como tiempo de reacción motriz (fase de ejecución), y abarca desde que
el impulso traspasa la placa motriz hasta el inicio del movimiento. Ocupa del 15 al 25% del tiempo
de reacción total. Este lapso, denominado «tiempo de latencia», dura entre 0.004 y 0.01 seg. en
función del tipo de fibra, grado de tensión, viscosidad y temperatura del músculo.
Los tiempos de reacción varían en función del estímulo que los provoca y el receptor específico al que
afecta. Un jugador que reaccione rápidamente a una señal acústica puede ser que reaccione mal ante
otros estímulos (Freitag y col. 1969 cfr.
Weineck-1994).
AUTOR
ESTIMULO
SIMKIN(6
9)
ZATCI0RSKl(
72)
OBERSTE(
74)
GROSSER(
76)
DOSTAL(
81)
ACUSTIC
O 0.15 0.17 - 0.27 - 0.14 - 0,31 -
ACUSTIC
O - - - 0.11 - 0.24 -
ACUSTIC
O - - 0.12 - 0.19 0,07 - 0,17 0.153
TACTIL 0.145 - - - -
OPTICO 016 - 018 0.20 - 0.35 - - -
OPTICO - 0.10 - 0.24 - - -
OPTICO - 0.05 - 0.09 - - -
Fuente:
GROSSE
R (1992).
Tiempo de Reacción Discriminativo (TRd). El TR discriminativo es una variante del tiempo de reacción
que se manifiesta continuamente en la actividad física. Hay ocasiones, en el mundo del deporte, en que
el sujeto debe reaccionar a diferen-
tes tipos de estímulos (auditivos, visuales, cinestésicos) y, lo que es más importante, debe elegir entre
diferentes tipos de respuestas posibles con el fin de utilizar la más idónea para alcanzar el máximo
rendimiento deportivo.
Este es el caso de los practicantes de los deportes de cooperación-oposición. Pongamos el ejemplo del
depor-
tista que se coloca en una portería de balonmano; en esa posición específica de juego, el portero tiene
la obligación de interceptar un balón lanzado a altísima velocidad, evitando que se introduzca en la
portería, y a ser posible, controlándolo de
forma que permita iniciar un contraataque. Para ello dispondrá de una amplia gama de respuestas. Entre
otros factores que debe considerar, intervendrán la distancia del disparo y la fuerza con que se realiza.
Si partimos de la idea de que un individuo entrenado tiene un TR, a estímulos visuales, cercano a los
0.20 s., o poco menos, se comprende que la eficacia del movimiento del portero, al margen de la
dirección del tiro, se ve seriamente comprometi-
da. La técnica, colocación y, como no, la anticipación, resultarán factores determinantes para lograr
eficazmente el objetivo. En el caso de los porteros de balonmano, las distancias desde donde el balón
ya no puede ser parado o rechazado sin anticiparse, es denominado zona muerta (Zatziorski-1988).
Velocidad de las acciones defensivas de los porteros de balonmano y rechazo
efectivo
de los tiros en diferentes ángulos (sin anticipación) durante el juego
Dist. tiros rechazados
sin
anticipación
Velocidad de
movimiento Tiros desde
Tiros
durante
Dirección del portero (m/s) (m) ataque (m)
Ang. Superior
derecho 1.56 11.3 13.7
Ang.superior
izquierdo 11.1 13.5 13,5
Ang. Inferior derecho 2,34 10.4 12.4
Ang. Inferior
izquierdo 2,37 10.1 12,3
Vel. Balón (m/s) 2.2 27
Fuente: Zatziorski (1988)
La importancia de la anticipación ha sido puesta de manifiesto desde hace tiempo (Poulton-1950), y de
hecho constituye actualmente el tema central de numerosos estudios. Entre los deportistas de alto nivel,
el tratar de ocultar las intenciones de
acción es una de las claves del éxito, por ello cada vez es más necesario desarrollar conductas
anticipatorias que anulen la eficacia de estas acciones. Tradicionalmente, se ha fijado como criterio de
anticipación, el dar tiempos de latencia inferiores a un valor arbitrario que acostumbra a ser el que no se
da nunca en la situación de medida del TR en igualdad de estimulación. La eficacia de la anticipación
viene condicionada por la duración del anteperiodo previo a la respuesta, ya que este período
incrementa la información ylos niveles de incertidumbre. La respuesta anticipatoria se considera en
valores por encima de un tiempo establecido en 12 milisegundos.
En relación con el control motor, Poulton (1950) propone tres tipos de anticipación:
• . Anticipación electora. Relacionada con la producción de una respuesta motriz, indicando la
predicción del tiempo que se empleará en la realización de un gesto técnico.
• . Anticipación receptora. Hace referencia a la predicción del tiempo que empleará un
acontecimiento en suceder.
• . Anticipación perceptiva. Hace relación a los estímulos no presentes. Se anticipa, espacial y
temporalmente, a la acción futura.
El hecho de que las situaciones de percepción de trayectorias y velocidades, de móviles o jugadores,
sea una premisa fundamental en gran parte de los deportes, lleva a Schmidt (1986) a dividir los
procesos de anticipación en dos modalidades:
. Anticipación espacial o de acontecimientos. Este tipo de anticipación precisa de un conocimiento previo
del tipo de estímulo que se va a producir y de la respuesta que el mismo precisa.
.Anticipación temporal. Para este modelo de anticipación se hace necesario que el deportista conozca la
respuesta que puede ser realizada.
EVALUACIÓN DEL TIEMPO DE REACCIÓN
La valoración del tiempo de reacción precisa de la utilización de tecnología de alta precisión, pues de lo
contrario caeríamos en elevados errores de medición. No obstante, se encuentra muy difundida la
utilización del llamado "test de la regla", a
la hora de valorar este parámetro a grandes poblaciones y cuando no se dispone de la adecuada
tecnología. Autores como Fetz y Komexl (1978cfr. Grosser-1988) o Richter y Beuker (1976 cfr.
Grosser(1988) le dan a este test un elevado valor de fiabilidad (0.83-0.91 y 0.58)
Para valorar el tiempo de reacción en condiciones de alta velocidad se utilizan dos metodologías: el uso
de cronómetros y el uso de la electromiografía Los cronómetros son utilizados unidos a un sistema
electromecánico que al ser abierto o cerrado lo pone en marcha o para, permitiendo medir el tiempo de
respuesta a estímulos (iguales o variados) prefijados que pueden aparecer a intervalos regulares o
irregulares. Con el fin de aumentar la precisión de las medidas es necesario utilizar cnómetros de
elevada precisión que permitan registros hasta la milésima de segundo.
Este tipo de tecnología es la que se utiliza en el atletismo para medir los tiempos de reacción en la
salida. En este caso, la puesta en marcha del cronómetro está conectada a la pistola del juez de salida,
mientras que la parada está relacionada con la presión que el atleta realiza sobre los tacos de salida.
TIEMPO DE REACCIÓN
EXCEPCION
AL
ELEVAD
O MEDIO BAJO
<130 130-155 156-185 186-210
La importancia del TR resulta ser mayor en aquellos ejercicios, donde sus valores son comparables con
el tiempo de los movimientos que preceden a la reacción (la más típica es la situación que se presenta
en los juegos con pelota y los combates cuerpo a cuerpo). Por ejemplo, el tiempo de las reacciones
específicas en el boxeo y la esgrima oscila dentro de los límites de 0,3-0,7 s; el tiempo de ejecución del
toque y el ataque, 0,25-0,47 s. Resulta evidente que el TR representa alrededor del 50% de los gastos
totales de tiempo en la ejecución del ejercicio.
En los deportes de carácter cíclico el "aporte" del TR al resultado es relativamente pequeño: por
ejemplo, en la carrera de 100 m representa el 2-3%, en la carrera de 1.000 m, el 0,02%.
Se distinguen reacciones
• simples
• complejas.
El tiempo de la reacción simple se da cuando se conoce con anterioridad tanto el tipo de señal, como
la forma de respuesta (por ejemplo, cuando se enciende el bombillo, oprimir un botón; al disparo de
arrancada, comenzar la carrera). La duración de las reacciones simples es relativamente pequeña y,
generalmente, no supera los 0,3 s.
En condiciones de laboratorio la medición del TR se realiza con la ayuda de reacciómetros
(cronorreflejómetros).
La señal (sonora, lumínica o táctil) debe ser estándar. El error de la instalación de medición no debe
superar las unidades de milisegundo. Por ejemplo, al medir el TR a un excitador lumínico deben estar
estandarizados: la distancia entre el deportista y la señal, la forma, el color y la brillantez de la señal, el
fondo sobre el cual ésta aparece, el nivel de iluminación del local, las dimensiones y la forma del
transductor, el esfuerzo que se le aplica, la forma de respuesta (conexión o desconexión).
En condiciones competitivas la forma de medición del TR está condicionada por las particularidades del
inicio del movimiento, o por las condiciones de ejecución de los elementos del ejercicio competitivo. Por
ejemplo, en los starting block se colocan transductores de fuerza o de contacto, cuyo error permisible de
puesta en marcha no debe superar de 1 a 2 ms. La pistola de salida, los transductores y la instalación
para la medición del tiempo (IMT) están unidos entre sí de tal forma, que el disparo de la pistola activa el
cronómetro, y la presión sobre el contacto la detiene.
Recientemente se ha diseñado en España un sistema bajo la supervisión del Pr. J.L..López del Amo que
permite la medición del TR en la salida y con el que se puede observar la reacción y la fuerza ejercida
en cada uno de los apoyos del starting block.
La reacción compleja se caracteriza porque el tipo de señal y, como consecuencia de esto, la forma de
respuesta son desconocidos (estas reacciones son propias fundamentalmente de los juegos con pelota
y los combates cuerpo a cuerpo, donde los movimientos de respuesta del deportista están determinados
totalmente por las acciones del contrario). Es sumamente dificil registrar el tiempo de esta reacción en
condiciones competitivas. La reacción compleja se divide en reacción de selección y reacción ante el
objeto en movimiento (ROM).
Para medir el tiempo de reacción de seIección (TRS) en condiciones de laboratorio, al deportista se le
muestran vistas fijas con situaciones de juego o de combate. La duración de la exposición de cada vista
fija o los intervalos de tiempo entre las exposiciones deben estar normalizados. Al evaluar la situación el
deportista toma una decisión y oprime uno de los botones de la pizarra (a cada botón corresponde una
determinada decisión táctica que es la conveniente en esta situación: por ejemplo, oprimir el primer
botón significa que es necesario hacer un pase a la derecha; el segundo, lanzamiento al aro; el tercero,
comenzar a conducir el balón. El comienzo de la exposición se pone en funcionamiento el cronómetro, y
la presión del botón se detiene.
Los resultados de la aplicación de esta prueba serán:
• el tiempo de la reacción (TR),
• la exactitud de la decisión
Son posibles cuatro variantes de reacción:
1) rápido y exacto,
2) rápido e inexacto,
3) lento y exacto
4) lento e inexacto.
Cuando se miden a la vez el TR y la exactitud de la decisión tomada se muestran situaciones diferentes
en contenido, pero iguales en complejidad.
La medición del tiempo de reacción ante el objeto en movimiento (ROM) se realiza de la siguiente
forma: en el campo visual del deportista aparece un objeto (éste puede ser un contrario, una pelota, un
punto en la pantalla, etc.), al cual es necesario reaccionar con determinado movimiento. La duración de
estas reacciones es de 0,3-0,8 s. Para los deportistas experimentados (por ejemplo, para los porteros),
que adivinan con bastante exactitud los movimientos del contrario o de la pelota, el tiempo de la ROM
puede ser considerablemente menor .
La dependencia del TR a muchos factores influye en su nivel de estabilidad. Incluso, en el caso de una
cantidad considerable de variaciones repetidas, la estabilidad del TR es, por lo general, pequeña: con 3
a 5 repeticiones el coeficiente de reproducibilidad no supera el 0,40; para 7-11 repeticiones, 0,60-0,70;
para 19 a 25 repeticiones, 0,75-0,85.
Variación del TR (según M. Godik, 1966)
Tiempo de reacción (s/1000)
Tipo de
señal
Media Min Max
Sonora 192 121 432
Luminica 289 190 476
Datos de 178 hombres de 17 a 53 años
El nivel de información del TR en la carreras de 100 m. es bajo. Por ejemplo, el TR en la salida del
vencedor en la final de 100 m en los XXII Juegos Olímpicos A. Wells resultó igual a 0,192 s, mientras
que el de Alexandr Aksinin (cuarto lugar) fue de 0,132 s. Por eso, por la rapidez de reacción es dificil
evaluar las posibilidades potenciales del corredor en el ejercicio competitivo. Por consiguiente, no es
conveniente emplear los indicadores del TR como indicadores de control en todos los deportes.
Las dependencias entre los indicadores de tiempo de las reacciones simples no específicas son
pequeños. Esto se debe a que la rapidez de estas reacciones está condicionada, en una medida
considerable, por el grado de asimilación de los movimientos que preceden a la reacción. Por eso, el
corredor velocista que reacciona rápidamente a la señal de arrancada, puede resultar no tan rápido en el
momento de la arrancada en la natación, en el remo, etcétera.
Esta misma causa explica la ausencia de dependencia entre los indicadores de tiempo de las reacciones
complejas.
No existen dependencias (o son muy pequeñas) entre las formas elementales e integrales de
manifestación de las cualidades de velocidad. Por eso, no es conveniente emplear para el control del
nivel de la preparación especial pruebas, tales como el tiempo de la reacción simple no específica, el
tiempo del movimiento local, la frecuencia de los movimientos con la mano, etcétera.
Prueba de recogida de pica El objetivo de esta prueba es medir la velocidad de reacción y seg. mentaria
del sujeto.
El ejecutante estará sentado a horcajadas sobre una silla, mirando ha¬cia el
respaldo. Tendrá el tronco recto, un brazo extendido y apoyado con la
muñeca sobre el respaldo de la silla, manteniendo los dedos de la mano
extendidos.
El examinador estará colocado de pie frente al ejecutante, y sujetará con su
mano la parte superior de una pica graduada, sosteniéndola de forma
vertical a un centímetro de la palma de la mano del ejecutante, haciendo
coincidir el cero de la pica sobre el borde superior de la mano.
El testador hará una señal al examinando para llamar su atención. A partir de este momento, durante los
próximos 3 seg, el examinando sol¬tará verticalmente la pica, teniéndola que agarrar el examinando lo
más rápidamente posible.
Se registrará la marca obtenida por el ejecutante en el borde superior de su mano. Al inicio de la prueba,
la mirada del examinando debe dirigirse al bastón y no a las manos del ejecutante.
Se realizarán dos intentos dando por bueno el mejor resultado.
Para Albl, Baldauf y col. (S/f) la fiabilidad de esta prueba alcanza el 0,83 en alumnos de 12 años; 0,90
para sujetos de entre 13 y 15 años.
0,91 para sujetos de entre 16 y 18 años. Asimismo, la objetividad se sitúa en valores de entre 0,83 y
0,95 (en Fetz y Kornexl, 1976).
Richter y Beuker obtienen una fiabilidad del 0,58, y una objetividad de entre el 0,72 y 0,91 (en Grosser y
Starischka, 1978).
Legido y col. (1995) realizan una variante, a la que llaman" prueba de reflejos ", la cual se realiza con un
lápiz centimetrado de unos 15 cm. de largo, y haciendo coincidir, la parte inferior del lápiz sobre la parte
superior de la mano semicerrrada del examinando. El testador, dejará caer el lápiz sin previo aviso, y el
ejecutante deberá cerrar la mano con la má¬xima velocidad posible.
Para realizar esta prueba se requiere una silla con respaldo, pica gra¬duada en centímetros de unos 60
cm de largo, debiendo estar graduada a partir del tercio inferior hacia arriba.
Prueba de soltar y coger una pica Su objetivo es medir la velocidad de reacción y segmentaria del sujeto. Inicialmente, el ejecutante estará
en posición de pie con el cuerpo erguido junto al extremo
de un plinto que tendrá la altura de su cadera.
A su vez, el alumno tendrá cogida, con el pulgar y el
índice la pica por su extremo superior, y levantará el
brazo ascendiendo sobre el extremo es trecho del plinto,
hasta hacer coincidir verticalmente el cero de la pica con
la altura de la superficie superior del plinto.
En un momento determinado por el ejecutante, éste ha
de soltar el bastón, que caerá verticalmente hacia el suelo y paralelo al cajón del plinto, instante en el
que el ejecutante deberá agarrarlo en el mínimo tiempo posible. Podrá golpear, durante el descenso del
brazo, sobre la superficie del plinto.
Se mide la distancia del agarre realizado desde la parte inferior del dedo meñique hasta la marca cero.
Se realizarán cuatro intentos y se valorará el promedio de los dos mejores. Es necesario realizar varios
intentos previos para conocer el desarrollo de la prueba.
Según Albl, Baldauf y col (S/f) en sujetos masculinos de 12 años, el coeficiente de fiabilidad es del 0,85;
para sujetos de entre 13 y 15 años de 0,79; y para adolescentes de entre 16 y 18 años la fiabilidad es
del 0,83. El índice de objetividad de esta prueba, para estos mismos autores, está situado entre el 0,67 y
0,78 (en Fetz y Kornel, 1976).
Para la realización de esta prueba se requiere pica de gimnasia milimetrada con pintura o cinta
adhesiva. La marca cero deberá estar por encima de los diez primeros centímetros medidos desde el
extremo inferior de la misma. Cajón o plinto con superficie blanda para indicar el tope y prohibir el
descenso excesivo del brazo tras el movimiento.
Test de velocidad de reacción Litwin Esta prueba tiene como objetivo medir la velocidad de reacción del sujeto.
Inicialmente, el sujeto se coloca de pie con el tronco recto y de espaldas a una línea de salida. A 2,40 m
de la primera línea existirá otra línea paralela a ésta, y una tercera línea, paralela a las dos anteriores,
estará situada a 6 m de la primera línea o de salida. Sobre este último trazo, se colocarán tres latas de
tamaño medio; serán de distintos colores y estarán separadas entre ellas por una distancia de 1,5 m.
A la señal del controlador, el ejecutante deberá girarse 180º lo más rápido posible y dirigirse hacia las
latas. En el momento en que el corredor pasa por la línea situada a 2,40 m de la salida, el testador le
gritará el color de una lata, a la cual se debe dirigir el testado y depositar sobre ella un objeto de
pequeño tamaño (moneda, piedrecita, etc.).
Se registrará el tiempo empleado por el ejecutante desde la señal de salida hasta que se introduce el
objeto en la lata.
Se realizarán cuatro intentos y se sumará el tiempo de las cuatro tentativas. Esto constituirá el resultado
final de la prueba.9s
El material que se requiere es una cinta métrica, tizas, tres latas, moneda, banderines y cronómetro.
Batería de salidas El objetivo de esta prueba es medir la velocidad de reacción del sujeto.
Esta batería está propuesta por Legido y col. (1995) y para su realización el ejecutante deberá realizar
siete salidas desde las siguientes posiciones:
1 °. Sentado, mirando hacia el sentido de la carrera, piernas extendidas y manos apoyadas en el suelo.
2°. Sentado mirando hacia el sentido de la carrera. Las piernas estarán tlexionadas y los brazos
rodeando las rodillas.
3°. Posición de rodillas, mirando hacia el sentido de la carrera. Los glúteos descansarán sobre los
talones y las manos estarán apoyadas en los muslos.
4°. Posición de rodillas y mirando hacia el sentido de la carrera. Los brazos estarán rectos, las manos
apoyadas en suelo y el tronco permanecerá paralelo al suelo.
5°. Posición de decúbito supino, con los pies en sentido de la carrera y manos pegadas a los lados del
cuerpo.
6°. Posición de decúbito supino, con la cabeza pegada a la línea de salida y las manos pegadas a los
lados del cuerpo.
7°. Posición de decúbito prono, con la cabeza el sentido de la carrera y pegada a la línea de salida,
cuerpo y brazos rectos y con las manos pegadas aliado del cuerpo. Se registrará el tiempo transcurrido
desde la señal de salida de "ya" hasta que el sujeto sobrepasa la línea de 10m.
Para obtener la valoración final, se eliminarán el mejor y el peor resultado y se realizará el promedio de
los cinco resultado restantes.
Para realizar esta prueba se requiere terreno liso y llano, tiza para marcar la línea de salida y llegada
(10m) y cronómetro.
Otras salidas:
RAPIDEZ Y VELOCIDAD DE UN MOVIMIENTO AISLADO ACÍCLICO(TM)
A continuación del TR, las acciones deportivas suelen continuarse con una acción técnica que
denominamos tiempo de movimiento, que es el tiempo transcurrido desde el inicio de la respuesta
motora hasta el final de un desplazamiento simple solicitado al sujeto. Grosser (1992) lo define como la
capacidad de realizar movimientos acíclicos, como por ejemplo, el golpeo en tenis, una acción en
esgrima, etc. Normalmente se entiende que son aquellos movimientos desarrollados, de forma aislada,
contra resistencias poco importantes y ejecutados a la máxima intensidad.
Según Frey (1977), la rapidez es la capacidad de los procesos neuromusculares y de la propia
musculatura,para realizar una acción motora en un mínimo tiempo. Martín Acero (1994) la define como
aquella característica que permite mover rápidamente, libres de sobrecarga, uno o más elementos del
cuerpo.
Tanto el TR como el TM no tienen porque ser similares. Se puede tener un mediocre TR y por el
contrario un excelente TM.
Normalmente, el TM depende del segmento en que sea medido. Así, el brazo es aproximadamente, un
30% más rápido que la pierna. El lado dominante, aproximadamente, un 3% más rápido que el contrario.
También, la dirección del movimiento,
por razones cinesiológicas, puede variar el resultado. El movimiento del brazo hacia adelante es más
rápido que hacia atrás en un 7%.
Lógicamente, al ser una capacidad dependiente de la fuerza, su evolución es paralela a ésta,
especialmente, cuando la resistencia a superar va siendo cada vez mayor. También, la técnica es un
aspecto 'importante, por lo que el grado de expe-
riencia tiene un papel significativo. El tipo de fibra muscular dominante, será otro de los parámetros a
tener en cuenta.
EL CONTROL DE LA RAPIDEZ DE LOS MOVIMIENTOS AISLADOS
Tapping test con los brazos El objetivo de esta prueba es medir la velocidad cíclica de movimiento de los brazos.
Inicialmente, el ejecutante se sitúa frente a una mesa regulada para que la superficie esté a la altura del
ombligo del examinando; tendrá el tronco y las piernas extendidas pudiendo estar los pies ligeramente
abiertos. El brazo ejecutor debe estar apoyado con una mano sobre la superficie de la mesa, a un lado
de la tabla central. El otro brazo podrá situarse cómodamente a un lado del cuerpo.
A la señal de “ya" del controlador, el examinando desplazará la mano a derecha e izquierda de la tabla
con la mayor velocidad posible, tocando sobre los círculos laterales de la mesa.
Se registrará el número de ejercicios completos (toque de izquierda y derecha) realizados durante 10
segundos. Para una medición más exacta se puede cronometrar el tiempo necesario para realizar veinte
ciclos completos (izquierda y derecha).
Antes de realizar la prueba, el ejecutante debe realizar varios ejercicios de ensayo. Se considerará error
el toque insuficiente sobre la mesa; en este caso, si se está contabilizando el número total de ciclos
completos, se añadirán tantos como fallos se detecte.
Para realizar esta prueba se requiere una mesa regulable en alturas, una placa de 50 x 30 x 1 cm, fijada
y situada entre los dos círculos y un cronómetro.
Tapping con ambas piernas El objetivo de esta prueba es medir la velocidad cíclica de movimiento de las piernas.
inicialmente, el ejecutante se encontrará sentado sobre una silla o banco, de forma que tenga la espalda
recta y las piernas flexionadas, estando los muslos paralelos al suelo. los pies estarán apoyados en el
suelo a un lado de la tabla, que se encontrará delante del ejecutante, presentando de frente el lateral de
30 cm. las manos pueden estar agarradas a ambos lados de los muslos sobre el borde de la silla. A la
señal del examinador, el ejecutante comenzará a mover ambos pies
alternativamente a un lado y otro de la tabla, tocando con los dos pies cada vez en un lado y a la
máxima velocidad.
La medición del tiempo (la velocidad) de los movimientos de máxima rapidez se realiza de dos formas:
manual (con la ayuda de un cronómetro) y automáticamente (con la ayuda de espidógrafos
electromecánicos, instalaciones fotoelectrónicas, de equipos basados en el efecto Doppler, radar, de
rayos laser, etcétera).
.
Variante: tapping con una sola pierna Para realizar esta prueba se requiere una silla y un banco regulable en altura, cajón o tabla de 30 x 50 x
1 cm y cronómetro. Según Albl, Baldauf y col. (S/f) esta prueba alcanza una fiabilidad, en sujetos
masculinos de entre 16 y 18 años, del 0,81. A su vez, el índice de objetividad llega al 0,81 (en Fetz y
Kornexl, 1976).
Tapping de frecuencia de pies sobre escalón El propósito de esta prueba es medir la velocidad gestual y frecuencia de las piernas.
Inicialmente, el ejecutante se colocará de pie frente a un banco con un pie en el suelo y el otro apoyado
sobre el banco o escalón. A la señal del controlador, el examinando deberá subir y bajar del banco
realizando veinte apoyos alternativos con cada pie (40 con ambos) y a la máxima velocidad posible. El
cronómetro se detendrá cuando el pie que inicialmente estaba en el suelo haya realizado veinte apoyos
sobre el banco.
Para ejecutar esta prueba se requiere un escalón, cajón o banco de 120 cm de altura y un cronómetro.
LA ACELERACIÓN
La aceleración es la variación de la velocidad con respecto al tiempo, por lo
tanto es el cociente entre los incrementos de velocidad y el tiempo necesario
para ello, siendo una de las fases más importantes de la carrera atléticas de
velocidad como el 60, los 100 o los 200 metros, a la vez que un aspecto
diferenciador entre el buen velocista y el que no lo es. La aceeración es el
resultado de aplicar una fuerza a un cuerpo que tenga cierta masa.
Los sujetos con bajo nivel presentan una fase de aceleración más corta y menos intensa. Analizando los
velocistas más destacados podemos observar que a los 10 metros de carrera ya se encuentran al 45%
de su máxima velocidad, por el 35% que tenía en el momento de despegar los tacos. A los 20 metros
están al 80%, a los 30 metros al 90%, y los 40 metros ya están por encima del 95%, para alcanzar su
máxima velocidad entre los 10 - 20 metros restantes».
La aceleración se manifiesta en forma de:
• cambios de velocidad
• cambios de dirección
• cambios de sentido
En el caso de aceleración en carrera, esta dependerá fundamentalmente depende de dos factores:
• técnica de salida
• fuerza explosiva.
Existe una alta correlación entre los tiempos obtenidos en 30 m. y los test de squat jump que ya fué
observada por Padullés (1989), Bosco (1990) y García Manso (1996).
La fase de aceleración en una carrera de 100 m. se prolonga hasta los 50 -60 metros, lo que nos indica
que una carrera de 100 metros debe cimentarse en una buena y larga fase de aceleración. Los sujetos
con bajo nivel presentan una fase de aceleración más corta llegando a velocidades menores. Analizando
los velocistas mas destacados podemos observar que a los 10 metros de carrera ya se encuentran a un
45% de su maxima velocidad, por el 35% que tenían en el momento de despegar de los tacos. A los 20
metros están al 80%, a los 30 metros al 90%, y a los 40 metros ya están por encima del 95%, para
alcanzar su máxima velocidad entre los 10-20 metros restantes.
En algunas especialidades como los 110 m. vallas , se puede observar un incremento de velocidad
(aceleración) en la fase final, el atleta acelera a parftir de una velocidad reletivamente alta. En la gráfica
podemos observar el aumento de velocidad en una carrera del Colin Jackson
En los deportes de equipo se dan aceleraciones a partir de distintas velocidades iniciales. La
observación nos demuestra que una buena fase de aceleración está condicionada por una adecuada
puesta en acción y una buena base condicional (fuerza explosiva). En deportes de cooperación-
oposición precisan, además, de una correcta toma de decisión
LA VALORACIÓN DE LA ACELERACIÓN
Para llevar a cabo la evaluación de la aceleración, se utilizan normalmente tests de carreras de corta
distancia y pruebas de fuerza explosiva.
1.° En las pruebas de carreras cortas, debido a su rápida ejecución, y al poco tiempo de duración de la
prueba, es necesario controlar los elementos que puedan influir en la misma, ya que por pequeña que
sea está influencia, la variación en el resultado puede ser decisoria.
En estos casos, es necesario concretar en los alumnos la posición de salida, asegurándonos que
siempre realizan la misma modalidad. Por otro lado, debido a que la medición se realiza en segundos,
décimas y centésimas, la actuación del examinador, a la hora de poner en marcha el cronómetro para
iniciar la prueba y detenerlo al terminar, ha de ser experta y que garantice un mínimo de fiabilidad.
Un tercer aspecto decisivo en estas pruebas, y que nos debe hacer desistir de realizar, en su caso, este
tipo de tests, son las condiciones climatológicas. Aquí incluyen la velocidad del viento y las condiciones
del suelo, refiriéndose este último aspecto, al inconveniente de pérdida de velocidad en caso de suelo
mojado, debido a las condiciones atmosféricas.
2.° Pruebas de fuerza explosiva. Como hemos dicho anteriormente, la aceleración está directamente
relacionada con la fuerza explosiva del sujeto. Los tests más utilizados para medir esta capacidad han
sido expuestos en el apartado de la fuerza, podemos enu-
merar aquí las siguientes pruebas:
. Prueba de Abalakov.
. Prueba de triple salto desde parado.
. Salto vertical con pies juntos.
. Test de Seargent
. Salto horizontal con pies juntos.
. Salto horizontal con brazos atrás.
Test de carrera corta.
Para su control se recomienda el uso de aparatos electrónicos como son las células fotoeléctricas. No
podemos olvidar que dada la enorme variabilidad que se puede dar en un cronometraje manual, hace
que en algunos deportes (atletismo, atación, etc...) sólo se considere válido el cronometraje electrónico.
En el caso de no disponer de la adecuada tecnología se Recomienda que el cronometrador sea una
persona altamente experimentada.
Velocidad y aceleración en la carrera de velocidad (según Y. Primakov)
La correlación entre la velocidad y la aceleración en la carrera, durante la salida de la carrera de
velocidad, se expone en la gráfica de Primakv. Vemos que a los 30 m la aceleración no es igual a cero
(a= 1 m/s2) y, por consiguiente, en este momento todavía no se ha alcanzado la V max
Carrera de 20 m. Con salida de pié Objetivo velocidad de reacción y velocidad cíclica máxima
(especialmente velocidad de aceleración).
El deportista, preparado para la salida de pie, a una orden acústica, ha
de recorrer lo más rápidamente posible una distancia de 20 m.
Se mide el tiempo desde la orden de salida hasta cruzar la línea de llegada a los 20 m.
Señalización de la distancia: líneas de salida y de llegada; cronómetro (eventualmente barreras ópticas)
Después de un calentamiento suficiente deben realizarse 2-3 intentos previos.
Criterios de calidad señalan, para jóvenes de 11 a 25 años, un coeficiente de fiabilidad de 0,74-0,97 yun
coeficiente de objetividad de 0,82-0,90.
NIÑOS Y JÓVENES NO ENTRENADOS
EDAD CHICOS CHICAS
8-10 4,5-4,0 4,5-4,0
11-12 4,2-3,9 4,2-3,9
13-14 3,9-3,7 3,9-3,8
15-16 3,7-3,5 3,8-3,7
17-18 3,5-3,4 3,7
Carrera de 30 m con salida de pie Objetivo/pretensión de medida/ámbito de validez
Velocidad de reacción y velocidad cíclica máxima (especialmente
velocidad de aceleración).
A la orden de salida se ha de recorrer a la mayor velocidad posible, desde la salida de pie (ver Figura
26), una
distancia de 30 m.Se mide el tiempo desde la voz de "ya" hasta cruzar la línea de llegada a 30 m.
Señalización de las líneas de salida y de llegada; cronómetro (eventualmente barreras ópticas.
Calentamiento suficiente; 2.3 intentos previos (con descansos para la recuperación total entre ellos).
Fetz y Kornexl (1978) indican coeficientes de fiabilidad entre 0,88 y 0,95 para jóvenes masculinos de 11
a 18 años y coeficientes de objetividad de 0,82-0,90.
EDA
D
CHICO
S
CHICA
S
9 5,5-5,6
10 5,4-5,5 5,3-5,4
11 5,1-5,3 5,1-5,3
12 4,8-5,0
Niños con disposición para la carrera de sprint (según balse.vich 1970).
Test de 30 m: 2 x 30 m Rec = 3-5 min
Objetivo: valorar la capacidad de aceleración en 5 m y 20 m, y la velocidad máxima en 30 m. Muy
utilizado en futbol.
Material: cuatro células fotoeléctricas.
se trata de una prueba lineal de 30m de longitud. El futbolista tiene que empezar a correr desde parado
desde un cono situado a 1/2 metro por detrás de la primera célula fotoeléctrica. A continuación. debe
acelerar lo más rápidamente posible, manteniendo la velocidad hasta un cono situado 2 m por detrás de
la última célula fotoeléctrica (así nos aseguramos que no frene antes de recorrer la distancia objetivo).
El siguiente futbolista realizará la misma operación cuando el sistema de
registro esté a punto y siempre después de la señal de «listos» del testador:
Evaluación: se evalúa la capacidad de aceleraciónde 0 a 5 m y de 0 a 20 m, así como la velocidad
máxima de 0 a 30 m.
Cada futbolista realizará dos repeticiones separadas por un período de recuperación de entre 3 y 5 min.
LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO – MÁXIMA VELOCIDAD
Un factor de gran importancia en la valoración de la velocidad es controlar las características del viento
durante la ejecución de la prueba cuando ésta no se realiza en un recinto cerrado. El estudio de la
influencia del viento durante la carrera es algo estudiado desde hace muchos años, siendo clásico el
modelo biomecánico propuesto por Hill (1928), sobre el que se basan la mayoría de trabajos realizados
posteriormente.
Siendo la carrera una acción cíclica, podemos asegurar que la unidad funcional de la carrera es el
“paso” ya que este contiene todos los elementos que se repiten en la acción cíclica del correr.
Para aumentar la velocidad de la carrera podemos:
• Amplitud del paso (m)
• Frecuencia del paso (Hz = p/s)
Por lo que ya podemos apuntar que la velocidad alcanzada por un corredor dependerá de la amplitud y
de la frecuencia del paso
Vel. (m/s) = Ampl.(m) x frec. (Hz)
Estos factores determinan los dos prototipos clásicos de corredores de velocidad:
a) corredores de alta frecuencia de paso, que normalmente coinciden con los velocistas de baja
estatura.
b) corredores de gran zancada, normalmente coincidiendo con velocistas altos y de extremidades
inferiores largas.
Al primer grupo pertenecen aquellos corredores con un frecuencia media de carrera superior a los 4.6
pasos/sg., como son los ejemplos de Hayes, Frederick, B. Johnson, M. Johnson, Simon, o las atletas
Ashford, Goher y Krabe. B. Johnson cuan-
do logró su marca de 9.79 (no homologada) corrió con una frecuencia promedio de 4.76 p/s , valor este
muy superior a los que lograron en esa extraordinaria carrera Lewis 4.40 p/s (9.92 seg.), Christie 4.39
p/s (9.97 seg) y C. Smith 4.39 p/s (9.99 seg).
Los datos de frecuencia de carrera realizados en la final del Campeonato del Mundo de Stuttgart (1993)
fueron los siguientes: Christie 4.51 p/s (9.87), Cason 4.86 p/s (9.92), Mitchel14.65 p/s (9.99), Lewis
4.34 p/s (10.02).
Al segundo grupo de corredores pertenecen atletas como Lewis, Christie, Smith, Bailey, Privalova,
Ottey, Griifith, etc., los
cuales basan su carrera en una importante amplitud de cada paso. El aumento de la velocidad en atletas
de nivel inferior se debe principalmente a la amplitud de la zancada mientras en los deportistas
cualificados el factor determinante es la frecuencia. Un aumento de la amplitud de zancada de 5 cm. se
corresponde con un aumento de la frecuencia de 0.1 pasos/segundo, permitiendo un incremento de la
velocidad de la misma medida (Tabaschnik-1991).
El mantenimiento de la máxima velocidad está altamente relacionado con la marca del individuo en la
carrera de los 100 metros. Según García Manso y col. (1996) esta relación es directa. La máxima
velocidad del sujeto está determinada por la capacidad de realizar:
. Una gran amplitud de zancadas.
. Una gran frecuencia de zancada.
La valoración de la máxima velocidad se realiza con carreras de distancia no superiores a los 60 m. Si
se quiere precisar más el carácter de máxima velocidad, será necesario controlar los últimos 30-40 m, es
decir, nos acercamos a las características de las carreras de velocidad de reacción pero con salida
lanzada.
Frecuencia de Paso.
La frecuencia de carrera es uno de los índices fundamentales de la carrera de velocidad, aunque este
parámetro se ve seriamente hipotecado en su desarrollo. No podemos olvidar que en condiciones
normales, la frecuencia de paso apenas se puede mejorar desde la edad de 12-13 años.
--
La frecuencia de paso depende, entre otras cosas, de:
• Tiempo de contacto.
• Tiempo de vuelo.
Por tiempo de contacto entendemos el tiempo en que el pie se mantiene en el suelo en cada uno de los
apoyos. La duración del apoyo va disminuyendo conforme aumenta la velocidad de carrera, llegando a
valores que oscilan entre 80 y 120 ms en
el momento en que el deportista alcanza la máxima velocidad, dependiendo de las características del
atleta. Como es lógico, disminuyendo el tiempo de duración del contacto con el suelo se mejorará el
resultado final de la carrera, siempre y cuando
esta disminución no repercuta en la posibilidad de crear fuerza por la musculatura correspondiente. Una
eficaz toma de contacto con el pie en el suelo se producirá entre 40-50 cm. por defante de la proyección
del centro de gravedad y con un ángulo de la articulación de la rodilla que no debe exceder los 170º
(Don Chu y col. - 1993).
A partir de este momento durante la fase de apoyo podemos distinguir tres subfases:
• recepción
• amortiguación
• sostén
• impulsión
b) La duración de la fase de vuelo en las pruebas de velocidad es ligeramente superior a la de apoyo,
con unos valores que oscilan entre 113 ms (Attwater -1982) y 111 m. (en hombres) y 141 (en mujeres).
La distancia de vuelo viene determinado por:
• Velocidad de proyección del centro de gravedad
• Ángulo de proyección del centro de gravedad.
• Factores ambientales
La velocidad de proyección del centro de gravedad depende de la fuerza de todos los músculos que
intervienen en
la fase de impulso, más la inercia que el deportista tenga en esa fase de la carrera. Don Chu (1993)
señala que un corredor que posea una marca de 10.2 sobre los 100 metros, realiza una fuerza de 3.00
veces el peso corporal con los músculos extensores de la cadera, 1,20 veces con los extensores de la
cadera, 2.10 veces con los extensores de la rodilla, 3.00 veces con los flexores plantares y 3.00 veces
con los extensores del tronco. La rapidez con la que se ejecutan estas acciones depende de la
coordinación intermuscular¡ ésta afecta por igual tanto a la fase de apoyo como a la fase de vuelo y por
lo tanto a la frecuencia de carrera. De no existir una perfecta sincronización entre la musculatura
agonista y antagonista, se producirá un considerable frenado en la acción de carrera.
El ángulo de proyección determina la elevación, y por tanto la oscilación del CDG. La excesiva elevación
va en detrimento de la eficacia mecánica del corredor.
Los factores ambientales principales son el viento, la densidad del aire y la gravedad. Estos dos últimos
factores dependen de la altitud en la que se realiza la prueba.
El valor de las resistencias opuestas por un fluido cuando en su interior se desplaza un cuerpo, queda
determinado por la siguiente ecuación:
R = d·s·c·V2 / 2·g Donde R es la resistencia del aire en kilogramos fuerza; d es la densidad del aire en kglm3 ; c es el
coeficiente aerodinámico del cuerpo; s es la superficie corporal que se opone al desplazamiento; V es la
velocidad de desplazamiento en m/s.; g es la aceleración de la gravedad en m/s2.
En condiciones "normales" g=9.80 m/s2; d= 1.225 kg/m3 (a 760 mm de presión y 15º ). Estas
resistencias afectan de forma significativa la velocidad de carrera y por lo tanto los resultados en una
carrera de velocidad. El desarrollo matemático de los
modelos que estudian las variaciones del resultado en función de la velocidad son demasiado complejas
y fuera del objetivo de este texto, por lo que nos limitaremos a la descripción de algunos valores
relacionados con velocistas de nivel medio.
Desde el punto de vista funcional, la amplitud del paso depende de la longitud de la pierna del corredor.
Existe una relación directa entre la máxima velocidad que es capaz de alcanzar un velocista y el
resultado sobre la distanc a sobre los 100 metros.
En la gráfica siguiente se pueden ver los valores de amplitud y fracuencia del paso durante la evolución
de la carrera deportiva de un velocista de élite (Padullés-1990). En ella se puede observar como a pesar
de haber mejorado sus marcas en 100 m a lo largo de los años (de 14 a 22 años) , no se ha observado
mejora en la frecuencia. Las mejoras en velocidad, en este caso concreto se deben al aumento de la
longitud del paso. Está se produce por :
• aumento en la longitud de las piernas
• incremento de la fierza
El investigador Tabatschnik (1982, Liogkaja Atletika n.3) publicó las fórmulas que relacionan la longitud
óptima del paso en corredores de velocidad con la longitud de su pierna.
Hombres => Dp = 2,60 x Lp Mujeres => Dp = 2,50 x Lp
Siendo Dp = Longitud del paso (max. Vel. lanzada) y Lp = Longitud de la pierna (trocanter mayor-suelo)
La amplitud de zancada es mejorable mediante el entrenamiento; sin embargo, es necesario concienciar
al alumno que la frecuencia de paso está drástica mente determinada por las condiciones genéticas del
individuo, siendo apenas mejorable desde la edad de los 12 - 1 3 años.84
1,502,002,503,003,504,00
12,5 12 11
,6 11 10,8
10,7
10,6
10,4
10,7
f(Hz)
dp(m)
EL CONTROL DE LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO
El registro del tiempo mediante cronómetros manuales es el más sencillo, pero presenta una serie de
deficiencias: en primer lugar, el error de esta instalación para la medición del tiempo es sumamente
considerable; en segundo lugar, el resultado final depende del TR del personal que realiza el
cronometraje, que es muy variable; en tercer lugar, como el resultado de la medición es la suma del TR
y el TM, no se puede determinar el valor "puro" del TM; en cuarto lugar, resulta imposible medir el valor
instantáneo de la velocidad en cualquier punto del movimiento.
En la curva de velocidad del gráfico de puede apreciar que el tiempo total es la suma del tiempo de
reacción, del de aceleración, del tiempo a velocidad máxima y del de mantenimiento de la velocidad. Si
se toma un solo tiempo, de salida a llegada, resulta del todo imposible determinar la máxima velocidad.
La reproducibilidad y el grado de concordancia de esta forma de medición del TM por lo general son
pequeñas: los valores de estos indicadores normalmente no superan los 0,80-0,60 (respectivamente).
Solo para algunas personas experimentadas en la realización del cronometraje estas cifras son iguales a
0,90-0,85.
Los sitemas de medición automática permiten:
• medición en intervalos
• medición contínua.
El sistema mas utilizado en medición por intervalos es el basado en elementos fotoeléctricos o por
laser. Se compone de fotoelementos, e instalación de registro (cronómetro electrónico u ordenador.).
Los transductores fotoelectrónicos se situán en determinados puntos de la distancia (por ejemplo, cada
3-10 m para la carrera de 30 m, o cada 10-20 m para la carrera de 100 m); al pasar frente a los
transductores varia su nivel de iluminación se activa el sistema de medida de tiempo .
La utilización de un gran número de barreras fotoeléctricas permite mejorar la fiabilidad de los sistemas
ya que con ello se pueden discriminar mejor los instantes que corresponden a cada sección de
velocidad.
Entre los sistemas de medición contínua, el más sencillo de ellas es el espidógrafo electromecánico, que
consta de un mecanismo de cinta bajo tensión con registradores de tiempo y distancia. Este se
encuentra unido, a través de una bobina con freno, a un sedal, cuyo otro extremo se fija a la cintura del
deportista. Durante la carrera (o la natación, el remo, etc.) la tensión del sedal ocasiona el cierre de los
contactos y los inscriptores indican el tiempo sobre la cinta (cada 0,02 s) y la distancia (cada 1 m). De
todos los sistemas contínuos el espidógrafo es el menos exacto; el error de sus mediciones es de 5 a
7%.
El registro automático contínuo del TM permite obtener en forma gráfica la dinámica de la velocidad de
los movimientos, para ello se pueden utilizar dispositivos parecidos al spidómetro mecánico, pero
basados en encoders rotativos. En este caso debe fijarse un hilo a la cintura del deportista. Cuando este
se desplaza tira del hilo provocando el giro del encoder. La velocidad de giro esproporcional a la
velocidad de desplazamiento. Cos este sistema se puede tener llegar a precisiones inferiores a 1 mm.
Los sistemas basados en efectoDopler están imponiéndose por la facilidad de uso y la libertad que
porporcionan al no tener que estar fijados al deportista. Con estos sistemas el evaluador sólo debe
enfocar el laser sobre el objeto que se mueve, deportista o balón,
Carrera de 30 m. con salida lanzada El objetivo de la prueba es de medida de la velocidad cíclica máxima (velocidad de sprint). Tiene un
elevado nivel validez (0,8) para velocidad de sprint.
Con una carrera previa de 15-20 m, el deportista recorre a la mayor velocidad posible una distancia de
30 m .
Se mide el tiempo empleado entre las referencias.
Se precisa de una señalización precisa de la distancia mediante objetos (como banderines) o barreras
ópticas; de
cronometrarse a mano, el cronometrador debería estar a unos 40 m de distancia; calentamiento
suficiente; 2-3 intentos previos.
edad chicos chicas
10 4,4-4,5 4,3-4,4
11 4,1-4,3 4,1-4,3
12 3,8-4,1
Niños con disposición para la carrera de sprint (según BALSEVICH 1970)
RESISTENCIA A LA MÁXIMA VELOCIDAD
La parte final de la carrera de 100 m. se denomina de resistencia a la velocidad. ¿Durante cuanto tiempo
se puede mantener la máxima velocidad? Los grandes velocistas mantienen este estado durante el
máximo tiempo posible. Y en la mayoría de los casos, en los últimos metros de una carrera de 100 m, la
velocidad disminuye progresivamente.
Los datos que se desprenden del análisis de esta fase en los mejores velocistas masculinos y
femeninos, del momento, nos demuestran que el atleta de nivel es capaz de mantener la máxima
velocidad entre 2.5 y 3.0 seg., lo que permitirá recorrer una distancia entre 30-40 metros. Los atletas
noveles, apenas pueden mantener este nivel de rendimiento por encima de 1.0 a 1.5 seg. Comett i y
Lyle (Track Technique) estudiaron la aceleración en 8 estudiantes universitarias, encontrando que la
máxima velocidad la alcanzaban a los 4.96 seg. (32.50 mtrs) y la logran mantener durante 1.54 seg.
(13.75 mtrs).
Existe una relación directa entre la máxima velocidad que es capaz de alcanzar un velocista y el
resultado sobre la distancia sobre los 100 metros.
.
Relación entre la marca en 100 mts..y la velocidadmáxima (García Manso y col. -1996)
-
Las reservas de fosfágenos (ATP y Pcr) (vía anaeróbica aláctica) está limitada a los 7"-10" primeros
segundos de una actividad máxima (6"-8" según Margaria-1976 y Di Prampero-1981). Los depósitos
deATP (»6 mmol) nunca se vacían del todo (rara vez llegan a valores inferiores al 60% de su valor
inicial) gracias a la resíntesis inmediata que se produce a partir del Pcr y por la degradación de
glucógeno a lactato.
Por contra el Pcr (»20-25 mmol) se agota en mayor nivel (hasta el 20% del valor inicial). Estas fuentes
energéticas son las que llevan a que las fases de aceleración no puedan superar los 4"-5", mientras las
fases de máxima velocidad durante los 3"-5" restantes. Un velocista durante la carrera consume 3 mmol
de ATP por kg. de músculo y por segundo, con lo que en muy pocos segundos deberian bajar
drásticamente sus reservas, sin embargo tal y como ya explicamos los valores nunca llegan a ser muy
bajos. Las reservas de glucógeno (»270 mmol) permiten esfuerzos de muy alta intensidad durante 40"-
90" creando energía por la vía anAeróbica láctica. La glucolisis anaeróbica se inicia casi de inmediato
(3"-4") frente a intensidades máximas, es decir, se activa antes de que se produzca la deplección
máxima de las reservas de fosfágenos (Jacobs-1982). Esto justifica el hecho de que las concentraciones
musculares de lactato sean, tras 10" de esfuerzo, 5-8 veces superiores a las de reposo (Serresse y col.-
1988).
La estimación de la contribución de los diferentes sistemas energéticos ante esfuerzos máximos de corta
duración (10"-30"-60") ha sido estudiado por Serresse (1988). Según este autor, en este tipo de
esfuerzos, los distintos sistemas actúan en
las proporciones que muestra la siguiente tabla:
Estimacíón de la contribución de los procesos energéticos
en esfuerzos máximos de corta duración en cicloergómetro.
PRUEBA 10" 30" 60"
ANAER.ALACT 53% 23% 12%
ANAR.LACTICA 44% 49% 42%
AEROBICA 3% 28% 46%
Fuente: Serresse(1988).
Recientemente, Locatelli y Arsac (1995) estudiaron la contribución de las distintas vías metabólicas en la
cantidad de energia gastada en una carrera de 100 metros, en cuatro hombres y cuatro mujeres
llegando a las siguientes conclusiones:
• Existe una importante contribución del metabolismo anaeróbico láctico en las carreras de 100
metros (70.85 % en hombres y 67.95 % en las mujeres).
• La vía anaeróbica aláctica contribuye con un 26.86 % de la energía en hombres, y un 28.88 % en
mujeres.
• El metabolismo aeróbico tan sólo aporta un 2.29% y un 3.16% respectivamente.
• La eficiencia de carrera mostrada fue de un 45.6% y un 46.1 % para hombres y mujeres
respectivamente. Estos valores coinciden con los aportados por Margaria, Cavagna y Di
Prampero para una velocidad de 10 m/ s (40-50%).
.
VALORACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA VELOCIDAD Índice de resistencia. Blanco y col (1987) proponen un «Índice de Resistencia a la Velocidad» obtenido a partir del VOz máx.,
velocidad máxima de carrera, la concentración de lactato plasmático y la frecuencia cardiaca. Para ello
se hace correr al sujeto sobre un tapiz rodante en el que se incrementa la velocidad a partir de 15 k/h, a
razón de 2 k/h hasta el agotamiento. De forma paralela se le registra los valores de VOz y frecuencia
cardiaca, y al finalizar la prueba se calcula la velocidad media desarrollada por el deportista y el tiempo
total de trabajo. También se le determina la concentración de lactato plasmático al tercer minuto de
recuperación. A partir de estos valores se puede calcular el índice de resistencia a la velocidad
aplicando la siguiente fórmula:
Los valores medios del índice son de más de 2 para los especialistas de 400 mts y de alrededor de 1.5
en corredores de 100 mts.
b) Test específicos de valoración de la resistencia a la velocidad. Algunos de los tests que permiten
valorar esta fase de las carreras de velocidad han quedado descritas en los apartados correspondientes
a la resistencia anaeróbica.
PRUEBAS ANAERÓBICAS A CORTA DURACIÓN
Suelen tener una duración no superior a los 10 segundos y sirven para evaluar la capacidad anaeróbica
aláctica. Las pruebas mas utilizadas en laboratorio son:
Test de Quebec de 10 s. Propuesto por Simoneau, Lortie, Boulay y otros en 1966, se lleva a cabo sobre un ciclo-ergómetro
Monarch modificado que incluye un sensor de fuerza potenciométrico conectado a la carga de fricción y
una fotocélula que detecta cada tercio de vuelta de la rueda. Los datos se transmiten a un procesador
que detecta la velocidad. El sujeto debe pedalear a una velocidad de alrededor 80 rpm y el volante está
cargado un una masa de freno de alrededor de 1 N/kg de peso corporal.
En la prueba se efctúan tres intentos de 10 s. teniendo en cuenta que.
-Se debe permanecer sentado
-Pedalear a 80 rpm mientras el evaluador ajusta la carga
-A una señal, el sujeto debe pedalear a la máxima velocidad posible durante 10s.
-Descansar 10 min. entre intentos
Los resultados de la prueba se indican en Joules o en forma relativa en J / Kg. La medida de potencia en
W es medida como la mas alta observada en 1 s.
La carga recomendada es de 1 N por Kg de peso corporal, pero en atletas se recomiendan valores mas
altos.
Otro test parecido al anterior y ejecutado también sobre ciclo ergómetro es el propuesto por Marèchal y
col. 1978, que en este test se trata de producir la máxima velocidad de pedaleo contra una resistencia
definida en función de D. sexo y la masa del sujeto durante un período que oscila entre 7 y 9 seg.
Withers y otros han utilizado un ergómetro con freno de aire proporcionando la potencia en función de la
velocidad de giro. Con este tipo de ergómetro deben hacerse correcciones en función de la presión
barométrica del aire.
Pruebas isocinéticas máximas
Los sistemas de medida que permites un registro contínuo de la potencia pueden ser utilizados
perfectamente para medir en rendimiento del sistema anaeróbico aláctico. Lás máquinas isocinéticas
cumplen con las funciones enunciadas, puede detectarse la potencia máxima en una contracción o la
potencia total de trabajo desarrollado en un intervalo de tiempo. Las pruebas isocinéticas tienen una
fiabilida muy alta, puede se superior al 0,90.
Pruebas de carrera
En algunos deportes como el patinaje, futbol y futbol americano se han adaptado algunos test a las
características del propio deporte. Jette y otros en 1975 adaptaron un test para patinadores, la
Asociación Americana para la Salud, Actividad Física y Recreación adapta un test de 50 yardas con
balón de futbol americano. Las pruebas se basan en las diferencias en la velocidad en las distintas fases
del test. A partir de dichas diferencias se pueden deducir la potencia, capacidad y resistencia.
Thomson y Garvie, 1981, diseñaron un método basado en carrera en cinta ergométrica en intervalos de
15, 30 45 y 60 s en el que se determina la potencia anaeróbica aláctica apartir de medidas de consumo
de oxígeno y de tomas de lactatos.
VALORACIÓN BIOENERGÉTICA O VALORACIÓN BIOMECÁNICA.
La mayoría de los métodos de valoración funcional anteriormente descritos permiten un diagnóstico
específico de los distintos procesos bioenergéticos asociados al esfuerzo, eliminando la influencia
mecánica producida en los músculos durante las actividades de acortamiento-estiramiento. De hecho, en el
trabajo muscular realizado en ciclo-ergómetro o en carrera en escalones (test de Margaria) no existe la
posibilidad de almacenar y reutilizar energía elástica (Cavagna, 1977). Así pués, la potencia medida
representa solamente la capacidad de producir trabajo muscular asociado a los substratos metabólicos
utilizados en la producción de máxima energía durante un periodo corto de tiempo de trabajo.
Para una determinación completa de todos los procesos relacionados con la producción de la máxima
potencia mecánica se hace preciso estimular y solicitar, tanto los procesos metabólicos como las
propiedades visco-elásticas de los músculos, con activación máxima y que permita la utilización del ciclo
estiramiento-acortamiento es sus mas variadas expresiones funcionales.
PRUEBAS ANAERÓBICAS DE DURACIÓN MEDIA
Tienen por objetivo la determinación de la potencia anaeróbico láctica. La duración de las pruebas
están comprendidas entre 20 en y 50 segundos. A partir de los resultados obtenidos se puede
determinar la potencia máxima en los primeros instantes de la prueba, la potencia media y la respuesta
a la fatiga.
Test de Wingate El test de Wingate ha sido la prueba más utilizada en la valoración del rendimiento anaeróbico.
Propuesta en 1974 por Ayalon y colaboradores, como forma de valoración del rendimiento a partir de un
ejercicio de piernas, a sido adaptado también en la evaluación del rendimiento anaeróbico en brazos.
Que el sujeto debe pedalear tal rápido como puedas 30 segundo durante. En una ergómetro Monarch
la resistencia se fija en unos 75 g por kilo de peso corporal, estos valores se incrementan cuando se
evalúan individuos que ya que efectuan entrenamientos de potencia.
La potencia media se calcula a partir del trabajo efectuado en, 30 segundos la potencia máxima como
la mayor respuesta en un período. De 5 segundos el índice de fatiga es la diferencia entre la potencia
máxima y la potencia mínima durante cinco segundos, dividida por la potencia máxima.
El test de Wingate proporciona una reproductivilidad de 0,90 (Bar-Or y col., 1977).
Prueba de Bruyn-Prévost En esta prueba se trata de de llegar al agotamiento con una respuesta de potencia constante sobre el
ciclo ergómetro. La carga se incrementa en los primeros 5 segundos de 50 a 400 W en hombres y de
50 a 350 W en mujeres. El ritmo de pedaleo oscila entre 124 y 128 rpm. La prueba finaliza cuando el
sujeto es incapaz de mantener la frecuencia de pedaleo exigida.
Para evaluar el rendimiento se utilizada el lactacto extraído al final de la prueba y un índice definido
como el tiempo total dividido por el tiempo que ha precisado para alcanzar el ritmo de pedaleo.
Test de Margaria-Kalamen (1966). Consiste en realizar, tras una carrera previa de 6 metros, la subida a una escalera 10 peldaños de 18 cm
de altura en el menor tiempo posible. La escalera dispone de un cronómetro que se pone en marcha al
pisar el tercer escalón y se para al llegar al noveno. La potencia se calcula con la siguiente fórmula:
P (kg.m/seg) = p x d /t Donde (p) es el peso del sujeto en kg; (d) es la altura entre el 3° y 9" escalón y (t) es el tiempo en
segundos que se tarda en realizar la prueba.
Valoración de la prueba de Margaria-Kalamen
Hombres
Nivel/Edad 15-20 20-30 30-40 40-50 50
Mediocre -113 -106 -85 -65 -50
Pasable 113-149 106-139 85-111 65-84 50-65
Medio 150-187 140-175
112-
140 85-105 66-82
Bueno 188-224 176-210
141-
168
106-
125 83-98
Excelente 224 210 168 125 98
Mujeres
Nivel/Edad 15-20 20-30 30-40 40-50 50
Mediocre -92 -85 -65 -50 -38
Pasable 92-120 85-111 65-84 50-65 38-48
Medio 121-151 112-140 85-105 66-82 49-61
Bueno 152-182 141-168
106-
125 83-98 62-75
Excelente 182 168 125 98 75
Carreras entre 150 y 400 metros. La longitud (duración) de la prueba vendrá condicionada por el objetivo que pretendamos que cubrir, el
cual está relacionado con el metabolismo energético interviniente o la prueba patrón de la que se quiera
determinar su resistencia específica.
De forma simple podemos establecer algunas ecuaciones que permiten calcular las equivalencia entre
distancia a partir de un tiempo de partida.
Equivalencias entre el tiempo en 100 mtrs y 200 mtrs:
2.1.A - 0.84 = B
Donde A es el tiempo sobre 100 metros y B el tiempo sobre 200 metros
Equivalencias entre el tiempo en 200 mtrs y 400 mtrs:
2.3.A-1.7 = B
Donde A es el tiempo sobre 200 metros y B el tiempo sobre 400 metros
Equivalencias entre el tiempo en 100 mtrs y 400 mtrs:
4.83.A - 3.632 = B
Donde A es el tiempo sobre 100 metros y B el tiempo sobre 400 metros
Prueba de velocidad de 10 x 5 metros Su principal objetivo es medir la velocidad de desplazamiento y agilidad del individuo.
El sujeto se colocará detrás de la línea de salida, en posición de salida alta y en dirección hacia la línea
situada a 5 m de distancia.
A la señal del controlador, el examinando correrá lo más rápido posible hacia la siguiente línea, hasta
llegar a pisar la línea con un pie. Inmediatamente, realizará un cambio de sentido en su carrera para
desplazarse igualmente hacia la línea de salida inicial, la cual volverá a pisar, al menos con un pie; y
realizará este recorrido de ida y vuelta un total de cinco veces, teniendo en cuenta que en el último
desplazamiento, deberá atravesar la línea de salida para pisar detrás de ella, momento en el cual se
detendrá el cronómetro.
El ejecutante deberá realizar cinco recorridos (ida y vuelta) completos, pisando cada línea para
garantizar que el espacio recorrido es de 50m.
Según Beunen y Simon (1977-78), la carrera de velocidad (Shuttel run) 10 x 5 m, presenta un coeficiente
de fiabilidad de 0,80 en jóvenes de entre 11 y 19 años. Los resultados, tras esta prueba, expuestos por
el Instituto Bonaerense del Deporte (1995) apuntan que en los varones la velocidad de desplazamiento
evoluciona progresivamente hasta la edad de 18 años; sin embargo, en las mujeres sólo se observa
mejora hasta los 13 años, no existiendo cambios significativos a partir de esta edad.
Para realizar esta prueba se requiere una superficie de terreno plana y llana, con dos líneas paralelas
situadas a una distancia de separación de 5 m, tiza para señalar las líneas y cronómetro.
Carrera de ida y vuelta de 7 x 30 metros Su objetivo es medir la resistencia a la velocidad cíclica y acíclica del sujeto.
Para iniciar la prueba, el sujeto se colocará detrás de la línea de partida, en posición de salida alta, y en
dirección hacia la línea y banderín situados a 30 m.
A la señal del controlador, el examinando correrá lo más rápido posible hacia la siguiente línea, hasta
llegar a pisarla con el pie. Inmediatamente, realizará un cambio de sentido en su carrera para
desplazarse hacia la línea de salida inicial, la cual volverá a pisar con un pie. Realizará este recorrido un
total de siete veces (implica una distancia total de 210m), teniendo en cuenta que, en el último
desplazamiento, deberá atravesar la línea de salida hasta sobrepasarla, momento en el cual se detendrá
el cronómetro.
El ejecutante deberá realizar siete recorridos de 30 m, pisando, en cada uno de ellos, la línea para
garantizar que el espacio recorrido es de 30 m.
Para realizar esta prueba se requiere una superficie de terreno llano y plano con dos líneas paralelas
situadas a una distancia de 30 m, tiza para señalar las líneas, banderines y cronómetro.
Según Grosser y Stariscka (1988) para sujetos jóvenes de 17 Y 18 años se considera una marca muy
buena resultados inferiores a 35 seg y de entre 36 a 39 seg respectivamente.
Prueba japonesa en pista de voleibol SU objetivo es medir la velocidad de reacción acíclica.
Al iniciar la prueba el sujeto se colocará en posición de salida alta detrás de la línea de partida. A la
señal del controlador, el sujeto se desplazará de lado a la máxima velocidad hasta la siguiente línea, y
tocará con la mano exterior la línea del suelo. El ejecutante realizará carreras de ida y vuelta hasta haber
tocado diez veces una línea, momento en el cual se detendrá el cronómetro.
Se medirá al tiempo empleado desde la voz de "ya" hasta el décimo contacto con la línea del suelo.
Para realizar esta prueba se requiere un completo calentamiento.
El material necesario consiste en un terreno liso y plano, o pista de voleibol, con dos líneas paralelas
separadas a una distancia de 4,5 m para hombres y 3 m para mujeres, tiza para señalar en el suelo y
cronómetro.
Prueba de skipping Esta prueba pretende medir la frecuencia de zancada máxima del sujeto.
Inicialmente, el ejecutante se colocará de pie con el cuerpo erguido y detrás de una cuerda apoyada
sobre dos postes que está situada horizontalmente a una altura que, al elevar las rodillas, permite situar
el muslo en posición horizontal.
A la señal del controlador, el ejecutante realizará skippings (carrera en el sitio elevando mucho las
rodillas) a la máxima velocidad. Durante la ejecución, los muslos se han de levantar al menos hasta la
horizontal, pudiendo participar los brazos rítmicamente en el movimiento. Se realizarán dos series de 10
seg, con un descanso intermedio de 20 seg.
Se contabilizarán el número de elevaciones correctas (tocar la cuerda o listón) durante las dos series de
10 seg, y se realizará el promedio entre ambas.
Durante la prueba, el testador se colocará preferiblemente sentado lateral al ejecutante, pudiéndose
anotar las elevaciones de una sola rodilla y al final multiplicarlas por dos.o2
En el momento en que los músculos no lleguen a la horizontal se debe suspender la prueba.
La realización de esta prueba, precisa de un terreno liso y plano, dos postes regulables en altura, cuerda
o listón flexible y cronómetro.
Prueba de skipping con una sola pierna SU objetivo es medir la máxima frecuencia de zancada del alumno en acción cíclica de sus piernas.
Inicialmente, el ejecutante se coloca de pie frente una pared. Tendrá el cuerpo recto, pies juntos y
brazos extendidos hacia delante hasta apoyar las palmas de las manos sobre la pared de a la altura de
la cabeza.
Delante y a ambos lados del examinando habrá dos postes sobre los cuales se apoyará una cuerda
dispuesta en sentido horizontal y situada a la altura del borde superior a de la cresta ilíaca, a una
distancia del sujeto de 20 cm.
A la señal del controlador, el examinando comenzará a elevar una pierna alternativamente, tocando la
cuerda con el muslo a la máxima velocidad posible.
Se registrará el número de veces que el muslo toca la cuerda durante un período de 10 o 15 segundos.
Si se requiere una medición más exacta, se puede cronometrar el tiempo empleado en realizar un
número de 20 toques.
Se realizarán tres intentos. Se considerará error, y no se contabilizarán, las repeticiones en las que el
muslo no toque la cuerda.
Esta prueba está recomendada para niños, jóvenes y adultos. Albl, Baldauf y col. (S/f) presentan
coeficientes de 0,93 en la fiabilidad de esta prueba para sujetos masculinos de 18 años (en Fetz y
Kornexl, 1976).
Para realizar este test se requiere un terreno liso y llano, pared, dos postes, cuerda o listón y
cronómetro.
Prueba de 9-3-6-3-9 Esta prueba tiene como objetivo medir la velocidad cíclica y acíclica máxima del ejecutante.
Al iniciarse la prueba, el examinando se colocará en posición de salida alta detrás de la línea de partida,
que coincidirá con la línea lateral de la pista de voleibol.
A la señal del controlador, el ejecutante correrá lo más rápido posible los trayectos señalizados en el
suelo. Todos estos recorridos se pueden realizar en el interior de la pista de voleibol, de lado a lado y
sobre las siguientes distancias:
Ida: 9 metros.
Vuelta: 3 metros.
Ida: 6 metros.
Vuelta: 3 metros.
Ida: 9 metros.
Se cronometrará el tiempo empleado por el corredor, desde la voz de "ya" hasta sobrepasar la última
línea.
Tras recorrer cada distancia, el ejecutante deberá pisar o sobrepasar con un pie la línea señalizada.
Para realizar esta prueba se requiere un calentamiento completo. Se realizará sobre un terreno liso y
llano o pista de voleibol, y será necesario tiza, banderines y cronómetro.
Test de Coverciano:
11 x 20 m Rec = 20 seg
Objetivo: valorar la resistencia a la velocidad sobre una distancia de 20 m.
Material: dos células fotoeléctricas.
Resultados expresados en tiempo de resistencia a la velocidad en un equipo de I a división Italiana
(Cagliari) Temporada 98 / 99.
Desarrollo: es una prueba intermitente lineal de 20 m de longitud. Consiste en correr a la máxima
velocidad posible. En cada repetición el futbolista tiene que empezar a correr desde parado desde un
cono situado a 1/2 metro por detrás de la primera célula fotoeléctrica. El futboliSta debe acelerar lo más
rápidamente posible haSta el cono situado 2 m por detrás de la segunda cé.lula fotoeléctrica. A
continuación realiza una pausa activa de 20 seg al final de los cuales debe eStar preparado en la línea
de salida y empezar el nuevo esprint a la señal de «vale» del testado.
Evaluación: se evalúa la velocidad de cada una de las repeticiones y la pérdida de rendimiento a lo largo
de las 11 repeticiones. A los 3 o 5 minutos de haber concluido la prueba se puede medir la lactatemia
máxima.
Test de esprint de Bangsbo
Objetivo: valorar la resistencia a la velocidad sobre una distancia de 34,2 m con un cambio de dirección.
Material: dos células fotoeléctricas.
Consiste en correr a la máxima velocidad posible. Después de realizar el esprint el jugador debe
completar los 40 metros y volver al punto de inicio en 25 segundos a carrera de baja intensidad. El
jugador debe ejecutar siete esprints
Una repetición consiste en un esprint desde A hasta B a lo largo de las
líneas marcadas, seguido por 25 segundos de carrera de baja intensidad
desde B hasta C , la distancia entre A y B es de 34,2
metros y la distancia entre B y C es de 50 metros. Un jugador esprinta
desde A hasta B y luego hace jogging desde B hasta C en no más de 25
segundos. La prueba consta de siete repeticiones y se registra la
duración de cada esprint.
Los resultados: Los siete tiempos de esprint para un jugador, por ejemplo,
pueden combinarse para formar tres resultados del test.
El mejor tiempo es el más rápido de los siete esprints. En el ejemplo
anterior este es de 6,73 segundos.
El tiempo medio se calcula como el promedio de los tiempos de los siete
esprints. Si el jugador cae o da un traspiés, el tiempo de este intento se
omite y se reemplaza por el tiempo medio del esprint anterior y siguiente
El tiempo de fatiga es la diferencia entre el tiempo más lento y el más
rápido. En el ejemplo, el tiempo para el primer esprint se sustrae del tiem-
po del séptimo esprint. Por tanto, el tiempo de fatiga es de 0,92 segun-
dos. Un tiempo de fatiga elevado indica una mala capacidad de recupe-
ración después de un esprint. Por lo tanto, este tiempo indica como se ve afectado el rendimiento del
jugador por las repeticiones previas de ejerci- cio de alta intensidad durante el partido.
El esquema Test de Condición Física 1 muestra los resultados de una prueba efectuada a un grupo de
jugadores daneses de categoría superior.
La concentración media de lactato en la sangre inmediatamente después del séptimo esprint fue de 11
mmol/1 con un margen de variación de 9-14 mmol/l. Los resultados muestran que se produce una
considerable cantidad de lactato durante estos breves esprints (aproximadamente siete segundos).
Si un jugador cae o tropieza en el primer esprint, la prueba debe interrumpirse y volver a iniciarla cuando
el jugador se haya recuperado. Si un jugador cae durante el séptimo esprint, el tiempo se calcula como
el tiempo del sexta esprint más la diferencia entre el quinto yel sexto esprint. Si un jugador cae más de
una vez, no debe usarse el resultado de la prueba
Cuando se introduce la prueba puede usarse el procedimiento siguiente:
1 . Los jugadores pueden ejecutar un par de ensayos con un esfuerzo del 80-90% entre A y B, Y luego
hacer jogging desde B hasta C.
2. A los jugadores se les debe dar tiempo para que aprendan cómo co- rrer a través de las porterías
empleando la mejor técnica posible.
3. A los jugadores se les debe dejar que se den cuenta de cuál es la velo- cidad requerida para correr
desde B hasta C en 25 segundos.
Poner de relieve que:
a) La carrera desde A hasta B es a fondo, es decir, debe ejecu- tarse en el tiempo más breve posible.
b) Al correr desde B hasta C, el jugador debe estar en C (el punto de partida) en- tre 20 y 24 segundos
después del final del esprint. Debe seguir- se la ruta ilustrada.
Es aconsejable utilizar el recorrido para calentarse antes del test a fin
de obtener resultados fiables y evitar las lesiones.
Material
Dos cronómetros, cuatro postes (o conos) por lo menos, una cinta para
medir, un Esquema Test de Condición Física 2 y un bolígrafo (o lápiz si el
tiempo es lluvioso).
Aplicación de tests a un equipo
Sólo puede probarse a un jugador a la vez. Un test dura aproximada-
mente:
7 x 7 seg + 6 x 25 seg = 199 segundos, es decir, 3 minutos y 19 segundos
Si se concede un pequeño descanso (por ejemplo, un minuto) entre cada jugador, probar a 16 jugadores
requerirá aproximadamente una hora. Es importante que los jugadores se mantengan calientes mientras
estén esperando para ejecutar el test.
.
EVALUACION DE LA RESISTENCIA
BASES TEÓRICAS SOBRE LA RESISTENCIA
La resistencia se puede definir como la capacidad psíquica y física que posee un deportista para resistir
la fatiga (Weineck-1992), entendiéndose como fatiga la disminución transitoria de la capacidad de
rendimiento. Desde el punto de vista bioquímico, ta resistencia se determina por la relación entre la
magnitud de las reservas energéticas accesibles para la utilización y la velocidad de consumo de la
energía durante la pràctica :leportiva (Menshikov y Volkov- 1990).
Entre la enorme variedad de manifestaciones deportivas que se conocen en la actualidad, el profesional
de la actividad física y el deporte se puede encontrar con diferentes estados de fatiga que afectan a
esfuerzos de muy distinta duración (de pocos segundos a varias horas) y tipo de esfuerzo (velocidad,
fuerza, etc..). Zintl (1991) señala como causas más importante de disminución del rendimiento en prue
bas de resistencia, los siguientes factores:
. Disminución de las reservas energéticas.
. Acumulación de sustancias intermedias y terminales del metabolismo.
. Inhibición de la actividad enzimática.
. Desplazamiento de electrólitos.
. Disminución de las hormonas.
. Cambios en los órganos celulares y en el núcleo de la célula.
. Procesos inhibidores a nivel del SNC.
. Cambios en la regulación a nivelcelular.
Al hablar de la estrecha relación existente entre los conceptos de resistencia y fatiga, debemos
considerar este último, no sólo en su aspecto cuantitativo de pérdida de rendimiento asociada a las
acciones mantenidas de diferente intensidad, sino que también hay que considerar la capacidad que
tiene el organismo de recuperarse de la fatiga. La recuperación es el proceso que transcurre después
de la interruFción de la actividad que ha provocado el cansancio y que tiene por finalidad restablecer la
homeostasis alterada, así como la capacidad de trabajo (Platonov-1991).
Cuando tratamos de comprender las causas que determinan el éxito en competiciones deportivas de
resistencia, podemos observar que está determinado por muy diversos factores. Por ejemplo, en
carreras de media y larga duración, al comparar
dos corredores con VO2 máx. de 67 y70 ml/kg/mn podemos pensar que el segundo de ellos es el que
tiene mayores posibilidades de triunfar en una carrera que dura 30'. Sin embargo, si el primer corredor
tiene su umbral anaeróbico en el 97% (64.99 rnl/kg/mn) del va2 máx. y el segundo lo tiene en el 90%
(63.0 ml/kg/mn), la ventaja se inclinará más hacia el primer corredor. No obstante, otros aspectos como
la eficiencia de carrera, es decir, la relación entre el trabajo realizado y la energía gastada durante el
recorrido, puede variar de un corredor a otro determinando los niveles de fatiga con que cada uno
afronte la fase final de carrera. Aquellos corredores que lleguen más intactos respecto a su metabolismo
anaeróbico serán los que más puedan esforzarse en la fase final de la carrera.
Todos estos factores los podemos englobar en tres grupos:
a) factores fisiológicos;
b) factores mecánicos;
c) factores tácticos.
FACTORES FISIOLÓGICOS.
La actividad física, aunque sea de intensidad ligera, desencadena una respuesta integrada del
organismo que determina un estado de equilibrio que difiere del concepto tradicional de homeostasis
introducido por Cannon. El ejercico físico es la
única actividad animal que compromete a todo el organismo En razón a este análisis de integración, no
tiene sentido hablar de la respuesta individual de cada sistema (cardiovascular, respiratorio, metabólico,
etc...). Por ello el análisis subsiguiente obedece a esta idea integradora. En el gráfico (García Manso, J.
,Pruebas de valoración de la capacidad motriz en el deporte. Gimnos, 1996) se pueden observar las
interaciones de los distintos sistemas.
Cuando una persona realiza una actividad como la carrera, su organismo demanda una mayor energía,
que se traduce en un incremento del oxígeno consumido que es proporcional a la demanda. Ello se
consigue gracias a la integración de todos los aparatos y sistemas del organismo.
El Sistema de Aporte de Oxígeno (SAO) incrementará el suministro del oxígeno modificando los
parámetros de cada uno de los aparatos que lo constituyen:
1. Gasto cardiaco (GC = VS x FC),
2. Ventilación alveolar (VA = VA x FR)
3. Extracción de oxígeno por la diferencia arterio-venosa de O2, que quedan multiplicados por
un valor correspondiente a la intensidad del ejercicio.
Por último, el incremento del VO2 muscular no podría tener lugar si la distribución de la sangre fuera la
misma en reposo. Ello implica una redistribución del flujo sanguíneo total y local.
En esfuerzos el VO2 se incrementa proporcionalmente a la intensidad del mismo, hasta alcanzar valores
de 10 a 15 veces los de reposo (4500 l/min) en esfuerzos máximos realizados por sujetos jóvenes
entrenados. El V02 representa el volumen de oxígeno consumido durante cualquier tipo de esfuerzo, e
indica la capacidad que tiene el organismo de utilización del mismo.
MANIFESTACIONES DE LA RESISTENCIA
El concepto capacidad de trabajo físico se asemeja al concepto de resistencia, se entiende como la
posibilidad de ejecución de determinado trabajo fisico. La resistencia y la capacidad de trabajo fisico del
deportista están determinadas por una serie de factores, en particular, por las posibilidades funcionales
de los diferentes sistemas del organismo (el cardiovascular, el respiratorio y otros).
La resistencia es la capacidad de ejecutar de manera prolongada el ejercicio, sin reducir su eficiencia.
Los ejercicios empleados en la práctica del deporte presentan diferente carácter en relación a:
• su estructura
• duración
• complejidad coordinativa.
Dentro de la actividad física podemos encontrar formas muy diversas de manifestarse la resistencia.
Esto lleva a que en la actualidad existan infinidad de maneras de clasificar esta cualidad física en
función de la perspectiva (fisiológica, práctica, funcional, etc...) desde que ésta se vaya a analizar. Si
hacemos referencia a la vía energética predominante, podemos hablar de resistencia aeróbica y
resistencia anaeróbica (láctica o aláctica), en sus manifestaciones de capacidad y potencia.
En el mundo del deporte a la hora de hablar de la resistencia (tanto aeróbica como anaeróbica), se
deben distinguir dos conceptos: la capacidad y la potencia.
• La capacidad representa la cantidad total de energía de que se dispone en una vía metabólica,
es decir, el tiempo que un sujeto es capaz de mantener una potencia de esfuerzo determinada,
La capacidad refleja las dimensiones de.las reservas aprovechables de sustancias energéticas o
el total de cambios metabólicos producidos durante el trabajo.
• La potencia indica la mayor cantidad de energía por unidad de tiempo que puede producirse a
través de una vía energética y pone de manifiesto los cambios de velocidad de liberación de
energía en los procesos metabólicos.
Eficiencia (eficacia) demuestra el grado en que la energía liberada durante los procesos metabólicos se
aprovecha para realizar un trabajo concreto. La resistencia también depende de la técnica de los
movimientos, por eso, no existe una dependencia funcional entre los indicadores de la eficiencia
aeróbica y anaeróbica, por una parte, y la resistencia, por la otra.
Cuando se ejecuta un gran trabajo mecánico, con la participación de los grandes grupos musculares, la
resistencia está determinada en gran medida por la eficacia de los sistemas aeróbico y anaeróbico, es
decir, por la posibilidad de suministrar la energía necesaria para el trabajo muscular a cuenta de las
fuentes aerobias y anaeróbicas. Los niveles elevados en indicadores de la eficiencia aeróbica y
anaeróbica son la condición necesaria para una buena resistencia (en particular, en los deportes
cíclicos).
FACTORES DETERMINANTES DE LA RESISTENCIA AERÓBICA
POTENCIA AERÓBICA MÁXIMA
La potencia aeróbica máxima equivale a la máxima cantidad de oxígeno que un organismo estimulado
puede extraer de la atmósfera y transportar hasta el tejido para allí utilizarlo. También se utilizan otros
términos como consumo máximo de oxígeno, capacidad de trabajo aeróbico y capacidad de resistencia.
La potencia aeróbica máxima (PAM) es cuantitativamente equivalente a la cantidad máxima de oxígeno
que un individuo puede consumir por unidad de tiempo durante una actividad que aumenta de intensidad
progresivamente, realizada con un grupo muscular importante y hasta el agotamiento. Cuando es
expresada en términos de oxígeno, suele escribirse como máximo (máx) volumen (V) de oxígeno (02)
por minuto y se abrevia en VO2 máx. Mientras que en deportes como el remo, en los que es importante
la respuesta de trabajo total, suele expresarse como un volumen absoluto por minuto (L.min-1), en
actividades como las carreras de fondo, en las que se soporta el peso del cuerpo durante la competición,
se expresa como volumen por minuto en relación al peso corporal (ml.kg-l.min-1).
Los buenos deportistas que participan en deportes que requieren un esfuerzo prolongado durante más
de 2 min suelen tener PAMs más altas que los que participan en deportes de duración más breve o
intermitente. Los valores relativos más altos suelen estar asociados con deportes como el esquí nórdico
y las carreras de media distancia. Los valores absolutos más altos suelen observarse en deportistas de
constitución grande y bien entrenados como los remeros, que emplean una masa muscular importante
para mantener ritmos de trabajo elevados durante períodos largos pero no tienen que soportar el peso
de su cuerpo durante la competición. En algunas ocasiones, un remero, esquiador de fondo, ciclista o
patinador de constitución grande pueden tener unos valores absolutos y relativos que se acerquen a los
límites superiores en ambas escalas.
Todavía no se sabe en qué grado se deben los valores de PAM al entrenamiento o a la herencia
genética. Sin embargo, ha quedado demostrado que, con el entrenamiento, un adulto sano joven y
relativamente desentrenado puede mejorar entre el 15 % y el 20 % e incluso más, dependiendo de sus
niveles previos al entrenamiento (Ekblom, Astrand, Saltin, Stenberg y Wallstrom, 1968; Hallman y
Hettinger, 1976; Kasch, Phillips, Carter y Boyer, 1973; Pollock, 1973; Roskamm, 1967; Saltin y otros,
1968). También se ha demostrado que este tipo de incrementos se deben a cambios tanto en los
componentes centrales (transporte cardiopulmonar) como en los componentes periféricos
(vascularización y química del tejido) del sistema aeróbico (Rowell, 1974; Saltin, 1986).
UMBRAL DE LACTATO
La interdependencia de los tres procesos de liberación de energía da como resultado el aumento de la
participación del metabolismo anaeróbico a medida que aumenta la intensidad del ejercicio. Esto acaba
por estimular el ritmo de glucogenólisis que supera la capacidad del metabolismo aeróbico para hacer
frente a la producción de ácido pirúvico, y las cantidades en aumento se transforman en ácido láctico.
Después, los iones disociados de hidrógeno y lactato se difunden del músculo al fluido extracelular y al
plasma.
El lactato puede ser utilizado como un combustible para las reacciones aeróbicas en el tejido productor o
en otros músculos y órganos. También puede ser utilizado como un precur-sor, en el hígado, para la
formación de glucosa y como un combustible, o puede almacenarse como glucógeno o grasa
(triglicérido). Por consiguiente, la concentración sanguínea de lactato sólo refleja el desequilibrio entre la
cantidad que se está produciendo y la que está siendo liberada en la sangre y la cantidad que está
siendo utilizada en los tejidos productores o la sangre que se deja para ser procesada por otros tejidos.
Algunas intensidades de ejercicio pueden hacer que, inicialmente, la cantidad de lactato en la sangre
aumente y después disminuya, indicando que la capacidad global del cuerpo para ocuparse del lactato
supera el ritmo de producción del mismo. Los aumentos progresivos de la intensidad del ejercicio
conducen a un ritmo de producción de lactato en el que la concentración sanguínea parece ser estable,
lo que indica un equilibrio entre la producción y la utilización de lactato (Wasserman y Whipp, 1975). A
cualquier intensidad hasta alcanzar este nivel, el conjunto del metabolismo aeróbico del cuerpo parece
tener la capacidad de suministrar los niveles adecuados de ATP para mantener el ejercicio sin que haya
un aumento neto del lactato, incluso cuando parte de la actividad aeróbica está teniendo lugar fuera del
tejido de ejercicio primario. A cualquier intensidad por encima de este nivel, el lactato se acumula en la
sangre progresivamente debido a que el ritmo de emisión de las células que están realizando ejercicio
supera al ritmo de admisión de otros tejidos.
La intensidad a la que empiezan los incrementos persistentes en la concentración de lactato en la
sangre se ha adoptado como un punto identificativo que indica la transición del ejercicio esencialmente
aeróbico al ejercicio que requiere una participación mayor del metabolismo anaeróbico. Esta área
plantea dos controversias que tienen una relación directa sobre la aplicación potencial de este concepto
al deporte. La primera guarda relación con la explicación fisiológica del fenómeno y plantea la cuestión
de si el punto en el cual el lactato empieza a aumentar representa el punto en el que el músculo no está
recibiendo el oxígeno suficiente para hacer frente a las necesidades crecientes de trabajo. La segunda
hace referencia a la medición del umbral de lactato, una tarea que es sensible tanto al protocolo de
ejercicio como a la técnica utilizada.
Está aceptado que hay una intensidad de ejercicio asociada con el principio de la acumulación de lactato
(Saltin, 1986). En segundo lugar, también está aceptado que algunos deportistas parecen evitar la
acumulación de lactato hasta que alcanzan unas intensidades de ejercicio más altas. y en tercer lugar,
hay ciertos indicios de que la capacidad para posponer la acumulación de lactato hasta las intensidades
de ejercicio más altas se puede mejorar por medio del entrenamiento (Donovan y Brooks, 1983; Sjodin,
Jacobs y Svendenhag, 1982; Sjodin y Svendenhag, 1984; Tanaka y Metsnura, 1984; Yoshida, Chida,
Masahiko y Suda, 1987) al igual que otras características asociadas con el rendimiento (Rusko, Rahkila
y Karvinen, 1980; Weltman y Katch, 1979; Weltman, Katch, Sady y Freed- son, 1978). La intensidad
crítica a la que tiene lugar el incremento de lactato ha sido denominada umbral anaeróbico, comienzo de
la acumulación de lactato en sangre y umbral de lactato (UL).
A pesar de que la interdependencia de los metabolismos aeróbico y anaeróbico y la aparición del UL
producen una transición regular en las fuentes de energía a medida que el sujeto aumenta la intensidad
del ejercicio, no limitan el período de tiempo que puede mantener la PAM. Parece ser que, a la larga, el
ejercicio por debajo del UL está limitado por la disponibilidad de hidratos de carbono (glucosa en sangre
y glucógeno en el músculo) a no ser que la temperatura corporal suba drásticamente, los tejidos blandos
estén dañados o decaiga la motivación. No obstante, cuando se supera el UL, el ritmo de acumulación
de lactato en la sangre parece guardar relación con el período temporal durante el que se puede realizar
el ejercicio. Mientras que las intensidades que conducen a un ritmo mínimo de acumulación de lactato
pueden prolongarse durante una hora o incluso más, el trabajo a la PAM está limitado a 6 u 8 min.
FRECUENCIA CARDÍACA Y POTENCIA AERÓBICA
Los probremas que representa la medición directa de la PAM han llevado al desarrollo de una serie de
métodos para calcular el condicionamiento aeróbico a través de la utilización de variables que se puedan
cuantificar más fácilmente y cuyas respuestas al ejercicio estén correlacionadas con la VO2 máx. De
estos, la frecuencia cardíaca (Fc) está considerada como la más útil porque ofrece una respuesta
bastante lineal al incremento de las cargas de trabajo y habitualmente alcanza los valores máximos a la
misma intensidad de ejercicio a la que se produce la P AM (Astrand & Rodahl, 1986). Por consiguiente,
midiendo de forma simultánea la PAM y la Fc de ejercicio en el laboratorio, se puede calcular la
intensidad relativa del ejercicio sobre el terreno en base sólo a la Fc y determinar la PAM indirectamente.
En estos casos, la Fc de ejercicio refleja la dificultad o intensidad relativas del ejercicio y no el ritmo
absoluto de trabajo que está siendo desarrollado. Por ejemplo, una Fc registrada mientras se está
realizando un trabajo con la parte superior del cuerpo suele ir asociada a un ritmo de trabajo (y de VO2>
más bajo que el de esa misma Fc registrada mientras se está realizando un trabajo con la parte inferior
del cuerpo (Astrand, Ekblom, Messin, Saltin y Stenberg, 1965). Esto se debe al hecho de que la parte
inferior del cuerpo suele representar una proporción mayor de la masa corporal total y, en el caso de que
la musculatura superior y la inferior tengan una preparación similar, es capaz de alcanzar un ritmo de
trabajo más alto antes de que la producción aeróbica de A TP llegue a ser restrictiva.
El control de la intensidad del ejercicio a través de la observación de la Fc también está limitado al
intervalo de ejercicio que se basa de forma predominante en el metabolismo aeróbico. En teoría, casi
cualquier ejercicio que se prolongue lo suficiente desarrollará unos cambios en química corporal,
suministro de sustratos, acumulación de energía termal o integridad del tejido suficientes para
desacoplar la relación entre la Fc y el metabolismo aeróbico. En la práctica, sin embargo, las
intensidades de ejercicio hasta alcanzar la PAM pueden ser cuantificadas en base a la Fc si el ejercicio
tienen:
• la duración suficiente para que la Fc pueda aumentar en proporción a la intensidad
(habitualmente más de 1 o 2 min)
• no supera el UL en una cantidad o duración suficientes para acumular cambios
significativos de química corporal o temperatura.
Una Fc estable durante un ejercicio de intensidad constante suele indicar que el trabajo está siendo
principalmente aeróbico. La frecuencia cardíaca no sirve para cuantificar la intensidad supramáxima de
ejercicio porque habitualmente alcanza un nivel máximo al mismo tiempo que el deportista ha logrado
una intensidad que requiere PAM.
RESERVA DE VELOCIDAD (RV según Nikolai Ozolin)
La reserva de velocidad se determina como la diferencia entre el tiempo promedio de recorrido de un
tramo patrón (por lo general 100 m), recorriendo además toda la distancia, y el mejor tiempo en este
tramo:
RV=ld/n - Ip
Donde ld es el tiempo en la distancia, n es el número que indica en cuántas veces el tramo patrón es
menor que toda la distancia. Para el ejemplo analizado la RV del primer corredor es igual a: 38,0:3-
11,2=1,47 s, la RV del segundo corredor, 38,0:3-11,8=0,87 s. Mientras menor sea la RV, mayor es el
nivel de desarrollo de la resistencia.
EL COEFICIENTE DE RESISTENCIA (CR).
El coeficiente de resistencia es la relación entre el tiempo de superación de toda la distancia y el tiempo
de superación del tramo patrón.
CV= ld/ Ip
El coeficiente de resistencia CR del primer corredor es 38,0/11,2=3,39; del segundo corredor,
38,0/11,8=3,22. Mientras menor sea el CR, mayor es el nivel de desarrollo de la resistencia.
De igual forma, al medir la resistencia en los ejercicios de fuerza (por el número de repeticiones del
ejercicio con sobrecarga), es necesario correlacionar los resultados registrados con los niveles de
desarrollo de la fuerza máxima en este ejercicio.
EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA
La resistencia se mide por medio de pruebas cuyos resultados determinan, como mínimo, dos
indicadores: las posibilidades funcionales y el grado de desarrollo de las cualidades volitivas (las
denominadas "pruebas máximas", ). Cuando para dos deportistas los valores de los indicadores del
tiempo límite de trabajo, de la necesidad máxima de oxígeno, etc., son iguales, esto no es base para
afirmar que tienen la misma resistencia. Por ejemplo, el primer deportista ejecutó la prueba con
utilización de todas sus cualidades volitivas, mientras que el segundo detuvo el trabajo mucho antes de
agotar sus recursos energéticos, al aparecer los primeros síntomas de fatiga.
Es por ello que se habla de diversos tipos de resistencia general, de velocidad, de fuerza, etcétera. La
resistencia se mide con la ayuda de dos grupos de pruebas:
• no específicas, se evalúan las posibilidades potenciales del deportista para competir o
entrenarse eficientemente en condiciones de fatiga creciente)
• específicas, indican el grado de realización de estas posibilidades potenciales.
Pruebas no específicas
De acuerdo con las recomendaciones del Comité Internacional de estandarización, son pruebas no
específicas para la determinación de la resistencia, y que generalmente se incluyen en la medición
indicadores ergométricos y fisiológicos.
1. la carrera en tapiz rodante
2. el pedaleo en cicloergómetro
3. el step-test
Los indicadores ergométricos principales son
• el tiempo
• el volumen
• la intensidad de ejecución de las tareas
Generalmente uno de estos indicadores se obtiene directamente (el deportista debe correr durante 12
minutos, se mide directamente la distancia que recorre el deportista en este tiempo , por ejemplo 3200
m), mientras que el otro se calcula (para el caso dado, la velocidad promedio calculada de la carrera es
de 4,44 mis) .
VARIABLES PRINCIPALES DE LA MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD DE TRABAJO FÍSICA DEL
DEPORTISTA
VOLUMEN DE LA TAREA Se mide Se calcula Ejemplo
Distancia, m Tiempo, s Velocidad promedio, m/s 1500 m natación
Trabajo, joule Tiempo, s Potencia media, W Trabajo en cicloergómetro
Impulso mecánico, N.s Tiempo, s Fuerza media, N Salto
TIEMPO DE EJECUCIÓN Se mide Se calcula Ejemplo
Tiempo, s Distancia recorrida Velocidad promedio, m/s 12 min de carrera
Tiempo, s Trabajo realizado Potencia media, W Trabajo en cicloergómetro
Tiempo, s Impulso mecánico Fuerza media, N Fuerza isométrica en 1 min
INTENSIDAD DE LA TAREA Se mide Se calcula Ejemplo
Velocidad, m/s Distancia, m, o Tiempo, s Velocidad promedio, m/s Carrera, natac:ión, remo a
velocidad predeterminada
Potencia, W Tiempo, s Trabajo ejecutado, Joule Rotación cicloergçometro a
150 W
Fuerza, N Tiempo, s Impulso mecánico, N.s Mantenimiento isométrico con
una carga fijada
La resistencia se debe medir considerando el desarrollo de las demás cualidades motoras. Supongamos
que dos corredores recorran 300 m en 38 s. Esta prueba se emplea para el control de la resistencia de
velocidad, y por los resultados obtenidos se puede reconocer que su nivel de desarrollo para ambos
deportistas es igual. Esta evaluación será justa solamente en el caso, de que sus posibilidades máximas
de velocidad (V máx) sean también iguales. Pero si para uno de los deportistas la velocidad de la carrera
es mayor (recorre 100 m en 11,2 s) que para el otro (100 m en 11,8 s), entonces el nivel de desarrollo de
la resistencia para cada uno de ellos, en relación con sus posibilidades de velocidad, es diferente: el
segundo deportista es más resistente que el primero.
Pruebas específicas
Son aquellas pruebas, cuya estructura de ejecución está cercana a la competitiva; por eso, para los
corredores, la aplicación de las pruebas en tapiz rodante, y para los ciclistas en el cicloergómetro, se
deben analizar como un método de control de la resistencia especial.
¿PRUEBAS MÁXIMAS O SUB-MÁXIMAS?
El uso de "pruebas máximas", hace imposible determinar el aporte específico de los factores
funcionales y las cualidades volitivas y, por consiguiente, evaluar con precisión el verdadero nivel de
desarrollo de la resistencia. Esto resulta posible si se emplean otras pruebas por debajo de las máximas,
cuya ejecución no requiere tensiones volitivas límites y cuyo resultado está determinado,
fundamentalmente, por las posibilidades funcionales del organismo.
Con los resultados de estas pruebas se elabora la ecuación de regresiónbasada en la relación lineal
entre la potencia de la carga y los indicadores funcionales (con la condición de que la prueba se ejecute
en FCC de 130-190 pulsaciones por minuto). Con la aplicación de esta ecuación es posible predecir
cuáles serían los indicadores de la resistencia si el deportista ejecutase una carga límite.
VALORACIÓN EN LABORATORIO DEL SISTEMA DE APORTE DE OXÍGENO (SAO)
El análisis de los datos que ofrece un aparato de ergoespirometría, permite conocer la imbricación entre
los aparatos respiratorios, cardiovasculares y sanguíneos. Aunque se trate de una visión teórica,
precisamente lo interesante de las pruebas de esfuerzo no es el de expresar un valor de consumo de
oxígeno o umbral anaeróbico, sino el de comprender la interrelación entre captación, transporte y
distribución de los gases. Es decir, el comportamiento del organismo en una determinada situación, y los
factores que pueden llegar a limitarla o disminuir su rendimiento.
Las pruebas que se desarrollan en los laboratorios de esfuerzo, cada vez más sofisticadas, pero en
realidad, con ligeras variaciones de los principios teóricos, nos ofrecen una fuente importante de la
respuesta del SAO al ejercicio físico. En el laboratorio de esfuerzo se intenta reproducir una situación
similar a la que el atleta va a tener en su ambiente. Es obvio que por más que se intente, es muy difícil
reproducir las condiciones de una competición. Este argumento aún siendo cierto, no puede ser
obstáculo para incorporar estas pruebas en el núcleo de control de los deportistas que se entrenan en
pruebas de resistencia.
ANALIZADORES DE GASES
Los avances tecnológicos nos permiten hacer mediciones respiración a respiración de la composición
del aire espirado, permitiendo estudiar la cinética de los parámetros relacionados con el Sistema de
Aporte de Oxígeno (SAO) durante la
ejecución de una prueba de esfuerzo. Estos aparatos constan, básicamente, de dos módulos (el de
análisis de flujos y el de análisis de gases) y del adecuado soporte informático que permite un profundo
estudio y explotación de los datos.
Principio de medición
El priricipio básico de la valoración no ha variado mucho a lo largo del tiempo y obedece al esquema
presentado. No se ha mejorado en exactitud ni precisión, únicamente en la comodidad de obtener los
datos.
El aparato únicamente mide las cinco variables fundamentales, las cuales posteriormente se procesan
para obtener parámetros derivados.
Esquema genérico del principio de medición ergoespirométrica en circuito abierto en el que el sujeto
inspira aire
ambiente y espira a través de una tráquea. El aparato analilza la composición del aire espirado.
Medida Variables Fundamentales
Fracción espirada de O2 - FE O2 (%)
Fracción espirada de CO2 - FE CO2 (%)
Gas Espirado Volumen espirado - Ve (l / min)
Frecuencia respiratoria - FR (resp. / min.)
Electrocardiograma Frecuencia Cardíaca - Fc
V02 (I/min) = consumo de oxígeno;
VC02 (I/min.)= eliminación anhídrido carbónico;
CR (ml)=Cociente Respiratorio;
VC (ml)= Volumen Corriente;
V02 / FC (mlllatido)= Pulso de oxígeno;
VE / V02 = Equivalente respiratorio para el oxígeno;
VE / VC02 = Equivalente respiratorio para el anhídrido carbónico.
Procesamiento Informático de la.Variables
Obtención de variables derivadas de las .fundamentales
V02(l/min) VC02(l/min.) CR(ml) VC(ml) V02 / FC(ml/latido) VE / V02 V.E / VC02
Desde hace aproximadamente diez años, los aparatos que analizan el gas espirado respiración a
respiración, permiten medir las presiones de oxígeno y anhídrido carbónico al final del volumen
corriente, correspondientes a la fase espiratoria. Se denominan PETO2 y PETCO2, los cuales permiten,
junto a otros parárnetros, una determinación más exacta de la zona de transición aeróbica-anaeróbica.
En realidad son expresión de las presiones parciales de ambos gases a nivel de la sangre venosa
media y expresan en mm de Hg las fracciones espiratorias de oxígeno y anhídrido carbónico.
ERGÓMETROS
Aunque la sofisticación en los ergómetros ha ido incrementándose paulatinamente en un intento de
simular lo mejor posible las condiciones reales que un atleta tiene cuando se entrena o compite, éstos
no logran cumplir fielmente sus objetivos.
Los ergómetros nos permiten calcular con bastante exactitud el trabajo a que se ve sometido un sujeto
durante la prueba.
Algunos de las características que MacDougall y col. (1995) proponen para un ergómetro deben ser las
siguientes:
. El mecanismo de carga debe poder ser ajustado y reajustado durante el desarrollo de la prueba.
. El error de determinación de la carga debe ser menor al1 %.
. La estructura debe ser regulable para la adecuada adaptación a las características del sujeto.
. Debe disponer de un mecanismo de calibración rápido y sencillo.
Existen varios tipos de ergómetros que se ajustan a la mayor parte de la población deportiva:
• cicloergómetro,
• tapiz o cinta rodante (treadmill)
• especificas (remo, natación, etc...).
En los laboratorios de evaluación funcional predominan los dos primeros tipos, siendo más difícil
encontrar ergómetros más específicos. Un cicloergómetro permite simular el trabajo de un sujeto cuando
pedalea sobre una bicicleta. En los laboratorios de Fisiología del Esfuerzo se utilizan dos tipos de
cicloergómetros:
• de freno mecánico
• de freno electromagnético.
Básicamente constituyen un cuadro de acero, un sillín ajustable, rastreles (en ocasiones transformados
a los de competición), un manillar ajustable un dispositivo de freno manipulable manualmente, y un
conjunto de péndulo dinamométrico. Los pedales, bielas y transmisión de cadena, hacen girar la rueda
delantera mientras un dispositivo de presión que actúa sobre una correa, genera una acción de frenado
sobre la rueda. La presión queda reflejada a través de la inclinación del péndulo en una escala calibrada
preparada para el efecto. Paralelamente se suele disponer de un marcador que señala la frecuencia de
pedaleo en revoluciones por minuto (RPM), el cual se encuentra a la vista del sujeto actuando como
sistema de retroalimentación durante la ejecución de la prueba.
En cicloergómetro los protocolos deben de ser individualizados adaptándose a las características del
sujeto estudiado. Este tipo de pruebas requiere cumplir los siguientes aspectos:
. Cadencia de pedaleo de 50-60 r.p.m. en sujetos sedentarios,
90-100 r. p.m. en sujetos entrenados.
. Ajustar el sillín y el manillar del cicloergómetro a las características morfológicas del sujeto. En el
caso de deportistas que utilizan regularmente la bicicleta, es aconsejable adaptar les rastreles,
bielas, sillines y manillares similares a los de competición.
. La duración de trabajo sobre cada carga (stage o etapa) será entre 1 a 3 minutos.
. La carga deberá aumentar entre un 10% - 20% por escalón.
. La duración total de trabajo será entre 8' y 12'.
El tapiz rodante simula la acción de un sujeto durante la carrera a pie, pudiendo variar electrónicamente
la velocidad y la inclinación del mismo. No obstante, las velocidades que habitualmente permiten
desarrollar estos ergómetros (30 km/h)
hacen difícil aplicar protocolos de altas velocidades necesarios en pruebas anaeróbicas máximas con
deportistas de élite. El cálculo de la potencia desarrollada por un sujeto en un tapiz se realiza fácilmente
pues es simplemente un problema de plano
inclinado. Viene dado por la siguiente fórmula:
Potencia (kgrm / min)= Peso del sujeto (kg) x Velocidad (m/min) x Sen a
Donde a es el ángulo que forma la plataforma del tapiz con el suelo. El conocimiento de esta fórmula nos
permite diseñar los protocolos adecuados a los objetivos que se pretenden, manejando los dos
parámetros: pendiente y velocidad. En los atletas no es conveniente que la pendiente sea muy elevada
(no superior al 5%), pues produce una sobrecarga muscular de los miembros iriferiores que no es
aconsejable. Por el contrario, si se evalúa a un sujeto sedentario, sí es conveniente elevar la pendiente y
no iricrementar la velocidad.
Para la valoración en laboratorio de este sistema existen gran variedad de protocolos que podemos
agrupar de la siguiente forma:
a. Protocolos de carga discontínua. La carga impuesta va aumentando de forma progresiva,
pero incluyendo intérvalos de descanso. Se comprenderá lo largo que puede ser la realización de una
prueba con este tipo de protocolos. El más conocido es el de Taylor
b. Protocolos de carga contínua. En este tipo de protocolos se incrementa la carga
progresivamente (carga continua creciente) o se estima una carga que se mantiene a lo largo de la
prueba (carga única). Cada uno de estos tiene su indicación, siendo los más conocidos los de Bruce,
Nagle, Balke, Astrand y Naughton.
Metodología para la ejecución de las pruebas estándar en cinta rodante, cicloergórnetro y el step-
ergórnetro (Donskoi i Zatsiorsky). Se da al deportista una carga escalonada creciente La energia
necesaria para ejecutar cada carga se mide en unidades especiales (metst), Un met es igual a nivel de
gastos de energia del organismo en estado de reposo.
Los protocolos de carga única son muy útiles para valorar la eficiencia de carrera tras un período de
entrenamiento. Igualmente los protocolos de carga creciente, que son los más utilizados, sirven para
determinar de forma rápida los parámetros máximos y submáximos. Existen variaciones de estos últimos
que se han denominado protocolos en rampa, ya que los incrementos de carga en cada fase se
producen en tan corto espacio de tiempo, que prácticamente no hay fase estable.
MEDICIÓN DE PARÁMETROS RELACIONADOS CON LA RESISTENCIA
CONSUMO MÁXIMO DE OXÍGENO (VO2 MÁX.)
Es un dato de un interés indudable, pues pone de manifiesto no sólo la respuesta integrada del SAO,
sino también la utilización del oxígeno por los tejidos, principalmente por el protagonista del movimiento
el tejido muscular. Desde hace muchos años (Hill y Lupton-1923) se sabe que el V02 aumenta de forma
directamente proporcional a la intensidad del esfuerzo, de forma que al llegar a un cierto nivel de
intensidad éste no aumenta a pesar del incremento de la carga.
Los valores del VO2 máx.. varían en función de cómo sea el tipo de ejercicio empleado para su
medición, ya que depende directamente de la cantidad de masa muscular implicada y de la forma en
que ésta trabaje. De esta forma, un sujeto
sedentario presenta valores de VO2 máx. para la carrera que son un 10% superiores a los que el mismo
sujeto obtendría en una prueba sobre cicloergómetro (MacArdle y col. - 1970), Y un 20% superiores a
los que alcanzaría en una prueba de natación
Si del principio de Fick; para la determinación del GC (Q), despejamos el VO2máx. y lo aplicamos a una
situación máxima, deduciremos la importancia funcional de este parámetro:
GC = VO2 / Dif. (A-V) O2 => VO2 máximo = GC máx. x Dif. (A-V) O2 máx.
.El cálculo del VO2 máx. por medios ergoespirométricos se fundamenta en la medición de la ventilación
y de la concentración de O2 en el aire inspirado y espirado. La concentración de O2 inspirado (aire
atmosférico) es del 20.9 % y se difunde parcialmente en los capilares pulmonares para ser transportado
por la sangre hasta los tejidos. Parte de este O2 es consumido en la célula haciendo que la
concentración de O2 en el aire espirado disminuya.
VO2 = VE x (0.209 - FE O2)
Los procedimientos indirectos se basan en la relación lineal entre la carga de trabajo y la frecuencia
cardíaca. Como el trabajo externo o la potencia, expresada en watios/minuto o Kgm./minuto, tiene una
correspondencia con el calor producido y
por consiguiente con el oxígeno consumido, es relativamente fácil calcular este valor máximo. Todos los
test citados para el cicloergómetro o tapiz (Bruce, etc..) calculan este valor sin necesidad de analizar el
gas espirado, sino basándose en el principio mencionado.
Desde que Hill y Lupton (1927) realizan las primeras investigaciones sobre el tema, los fisiólogos del
ejercicio asocian los límites de la resistencia humana con la habilidad de consumir grandes volúmenes
de oxígeno durante esfuerzos exhaustivos. De esta manera, los deportistas que practican pruebas de
estas características, presentan VO2 máx. más elevados. Los deportistas de resistencia que además
tienen elevados niveles de masa corporal (remeros) muestran valores absolutos de VO2máx. muy
elevados (6-7 lit. 1m), pero niveles medios de valores relativos de VO2 máx. (65-70 ml/kg/m). Por el
contrario, los que presentan bajos niveles de masa corporal (marathonianos), invierte estos valores,
siendo medios los valores absolutos (4-5 lit./m) y altos los relativos (80-90ml/kg/m). Los valores más
altos encontrados en deportistas muestran cifras que oscilan en tomo a los 90 ml/kg/min. Sujetos
sedentarios jóvenes adultos de sexo masculino están alrededor de los 40-50 ml/kg/min., por unos 30-40
en el sexo femenino.
En sujetos entrenados en las modalidades en las que se le determinan los valores de VO2 máx., las
diferencias son menores que en el caso de los sujetos sedentarios. En este sentido, Kohrt y col. (1989)
nos aportan datos sobre deportistas (triatletas) que practican las tres modalidades anteriores (natación,
ciclismo y carrera), encontrando que estas personas presentan valores de VO2 máx. en natación que
son un 3-7% inferiores que en carrera, y un 16-18% inferiores en natación respecto a la carrera, aunque
estas menores diferencias se puedan deber a la adaptabilidad producida por el entrenamiento.
En el deporte, el valor de VO2 suele emplearse para determinar la intensidad de las cargas de
entrenamiento.
. Recuperación hasta 35 ml/kg/min.
. Mantenimiento capacidad aeróbica hasta 45 ml/kg/min.
. Desarrollo capacidad aeróbica hasta 55 ml/kg/min.
. Desarrollo potencia aeróbica hasta 70 ml/kg/min.
. Desarrollo pot. aer./cap. anaer. Cerca del máximo
Estos conocimientos han permitido que algunos autores como Jones y col. (1985), tras el estudio de una
amplia muestra de población sana no sometida a un modelo extremo de entrenamiento, puedan plantear
una fórmula de determinación indirec-
ta del VO2 máx. a partir de la edad, el sexo, sus condiciones morfológicas y sus hábitos de vida (r =
0.892; error = 0.415 l/m).
VO2 máx. (l/m) = 0.025 (altura) - 0.023 (edad) - 0.542 (sexo) + 0.019 (peso) + 0.15 (nivel actividad) - 2.32 (l/m)
Altura (cm); edad en años; peso en kilos; sexo: O hombres y 1 mujeres; ninel de actividad: 1 para menos
de 1 h/s, 2 para 1-3 h/s, 3 para 3-6 h/s, 4 para más de 6 h/s.
El VO2 máx. no es un factor muy utilizado para determinar las posibilidades reales y específicas de
rendimiento en el terreno deportivo, a pesar de su enorme difusión como parámetro funcional medido en
laboratorios. Aún así, Daniels y Gilbert (1979) elaboraron una tabla de predicción de resultados en
carrera a partir del VO2 máx
Relación existente VO2 max y la capacidad de rendimiento carreras
VO 2(ml/k/m) 1500 5000 10000 Marathon 82.4 3.28 13.00 27.00 2.04.31 75.5 3.44 14.00 29.04 2.14.09 69.7 4.01 15.00 31.08 2.23.47 64.6 4.17 16.00 33.12 2.33.25 60.7 4.34 17.00 35.17 2.43.01 56.3 4.51 18.00 37.21 2.52.34
Fuente: Daniels – Gilbert (1979)
Las observaciones de que la PAM varía en un sujeto que está realizando diversos tipos de ejercicio
(Astrand y Rodahl) hacen que el modo de ejercicio adquiera importancia. Si el propósito de la evaluación
es determinar la capacidad del sistema cardiovascular para transportar oxígeno al tejido, es importante
reclutar el músculo suficiente para que el sistema esté forzado al máximo. Sin embargo, si el objetivo
consiste en determinar la PAM mientras se lleva a cabo una actividad específica, el modo de ejercicio
debe simular el rendimiento. En cualquiera de los dos casos, el sujeto debe estar familiarizado con la
técnica para que los ritmos de rendimiento sean consistentes con las mediciones de PAM obtenidas.
Básicamente los test empleados para valorar la resistencia, pretenden:
1. valorar la capacidad biológica
2. valorar la capacidad física del deportista.
Para ello se pueden realizar diferentes tipos de pruebas, estas pueden realizarse en laboratorio, con lo
cual se obtiene un mejor control de la prueba, o directamente en la pista, con lo cual se consigue que las
pruebas sean mas parecidas a los gestos específicos del deporte.
PRUEBAS DE LABORATORIO PARA VALORAR LOS PARÁMETROS MÁXIMOS DEL SISTEMA DE
APORTE DE OXÍGENO (SAO)
Las determinaciones no específicas de la PAM suelen llevarse a cabo en una cinta ergométrica o en un
cicloergómetro. Muchos técnicos prefieren la cinta ergométrica porque la habilidad para correr es común
a numerosos deportes. Sin embargo, la dificultad para calcular con precisión el ritmo de trabajo real a
partir del rendimiento en una cinta ergométrica sigue siendo una importante desventaja. El
cicloergómetro con frenos eléctricos que permite aplicar una carga constante tiene la ventaja de que sus
cálculos de trabajo son más precisos pero, debido a que el ciclismo requiere una masa muscular activa
más pequeña que la carrera, no suele elicitar una P AM tan alta, excepto en ciclistas muy entrenados.
Aún así, ambos modos de ejercicio se utilizan habitualmente en pruebas generales y se usan como
modelos en este capítulo para definir los protocolos de evaluación de la PAM.
En el caso de que un laboratorio disponga del equipo apropiado (es decir, ergómetro de natación,
ergómetro de remo o piragüismo, cinta ergométrica modificada para trabajo de brazos y piernas como en
el esquí de fondo, etcétera), es aconsejable aplicar el protocolo básico y los criterios aquí descritos
utilizando los métodos de carga progresiva apropiados al aparato. Ya que cada tipo de ergómetro
especializado es, esencialmente, un aparato hecho a medida que utiliza un sistema de carga diferente,
es difícil prescribir una carga de trabajo común para una etapa determinada del ejercicio. No obstante,
puede resultar útil aplicar la regla general de utilizar una carga inicial que produce entre el 25 % y el 40
% de la PAM y progresar entre un 10% y un 15% de la PAM en cada etapa.
En la mayoría de los casos, el sistema de carga suele ofrecer la opción de aumentar el ritmo de trabajo
por medio del ritmo de movimiento (velocidad o frecuencia de rendimiento) o a través de la resistencia al
movimiento (fuerza de gravedad, fuerza o masa). El grado en el que un protocolo utiliza el ritmo de
trabajo, la resistencia o ambos debe determinarse a partir del tipo de rendimiento para el que está
entrenando el deportista, la eficiencia de este rendimiento y la destreza del deportista. PROTOCOLOS DE EVALUACIÓN RECOMENDADOS VO2máx en cinta ergométrica
Al realizar por primera vez una prueba en cinta ergométrica es aconsejable realizar una prueba
progresiva y continua a una de las siguientes velocidades constantes:
• 11,26 Km/h para mujeres (11,3 )
• 12,06 Km/h para corredoras (12,2 )
• 12,87 Km/h para hombres (13 )
• 13,67 Km/h para corredores (13,8 )
Las siguientes exposiciones pueden ser ajustadas a incrementos de 0,80 km/h hacia arriba si la primera
prueba ha durado más de 12 min y hacia abajo si la primera prueba no ha llegado a los 8 min.
La prueba progresiva debería ir seguida de un único turno de ejercicio no progresivo con carga y
velocidad constantes según lo definido por la fase progresiva de la prueba para verificar que se ha
alcanzado una estabilización de VO2máx.
Fase progresiva
Es aconsejable que la prueba vaya precedida de un período de adaptación de entre 5 y 10 min a una
velocidad que el deportista considere adecuada para un calentamiento (habitualmente entre 8,04 y 11,26
krn/h). La secuencia de tiempo y carga para la prueba debe ser la siguiente:
Tiempo % pendiente
0-2 min 0 2-4 min 2 4-6 min 4 6-8 min 6 8-10 min 8
10-12 min 10 12-14 min 12
Si el deportista no se sentía a gusto con la inclinación de la cinta ergométrica alcanzada en la prueba
anterior, se puede aumentar la velocidad entre 0,80 y 1,60 krn.hrl (según la capacidad de carrera) en las
pruebas siguientes. De forma similar, si la carga fmal o las dos últimas cargas fueron percibidas como
cambios demasiado bruscos, puede ser más conveniente llevar a cabo un aumento de pendiente del 1
% sin cambiar la velocidad o un incremento de 0,80 krn./h sin cambiar la pendiente.
Fase de verificación
Después de una fase de recuperación a una Fc de aproximadamente 100 latidos/min, el sujeto corre
hasta el agotamiento con una carga mayor que la llevada a cabo en la última carga progresiva. (Para los
objetivos de esta prueba el agotamiento se define como la incapacidad para continuar el ejercicio al
mismo ritmo de trabajo. No hay que continuar el ejercicio hasta que se den síntomas como la falta de
orientación o la pérdida de estabilidad.) Si la fase progresiva sólo ha durado 8 min, la fase de verificación
se hace a un ritmo de trabajo igual al alcanzado en la última etapa de la prueba progresiva. En las
siguientes sesiones de evaluación, los sujetos que han realizado más de 6 min durante la fase de
verificación de las pruebas anteriores deben hacer ejercicio a una pendiente superior en un 2 % a la
utilizada durante la fase progresiva de la prueba en curso al margen de la duración de la prueba
progresiva. Los deportistas que no han llegado a realizar 3 min en la fase de verificación de las pruebas
anteriores con una pendiente igual a la de la última fase progresiva deben llevar a cabo esta fase con
una pendiente menor en un 2 % a la de la última fase progresiva realizada.
Este básico protocolo de evaluación también está recomendado para otros tipos de ergómetros en los
que los incrementos pueden ser elegidos de forma que ni el ritmo de rendimiento ni la resistencia limiten
la eficiencia o la destreza a los niveles más alto y más bajo utilizados en la prueba. Por consiguiente, la
prueba se inicia a un 30% de la PAM y progresa entre un 10% y un 15% de la PAM en cada incremento
de trabajo.
Protocolo de Bruce para tapiz. Consiste en una prueba de intensidad constante hasta el agotamiento
en el que se modifican de forma combinada la intensidad y la inclinación.
Stage Duración Velocidad Inclinaciónnum. (min) (mph) (%)
1 3 1.7 10 2 3 2.5 12 3 3 3.4 14 4 3 4.2 16 5 3 5.0 18 6 3 5.5 20 7 3 6.0 22
Las ecuaciones que permiten determinar, de forma indirecta, el VO2 máx. mediante la utilización del
protocolo de Bruce son las siguientes (Bruce y col. 1973):
Población Ecuación r
Hombres activos VO2 máx.= 3.778 (tiempo) + 0.19 0.906
Hombres sedentarios VO2 máx. = 3.298 (tiempo) + 4.07 0.906
Adultos sanos VO2 máx. = 6.70 - 2.82 (sexo*) + 0.056 0.920
* Hombres = 1; Mujeres = 2
Protocolo de Balke en tapiz. La velocidad del tapiz es de 90 m/min, en el que se incrementaba la
pendiente 1% cada minuto, hasta el agotamiento. La ecuación de predicción del VO2 máx. fue
desarrollada por Froelicher y Lancaster (1974) con 1025
sujetos sanos de 20 a 53 años de edad (r = 0.72):
VO2 máx. (ml/kg/mn )= 11.12 + 1.51 x tiempo (min)
PRUEBAS DE CAMPO PARA VALORAR LOS PARÁMETROS MÁXIMOS DEL SISTEMA DE APORTE
DE OXÍGENO (SAO)
La mejor forma de valorar la capacidad de resistencia de un deportista, es realizar una prueba Igual o
muy similar a la propia de competición, es decir, cumpliendo, plena o casi plenamente, los requisitos
temporales, espaciales, mecánicos y funcionales de la modalidad deportiva que practica. Sin embargo,
no siempre es aconsejable para el entrenamiento la utilización de este tipo de cargas para valorar el
estado de rendimiento.
Prueba de los 12 minutos o test de Cooper
Es una forma sencilla para determinar las posibilidades aeróbicas de un deportistá sin precisar
tecnología sofisticada.
~ Fue desarrollado por el Dr. Kenneth Coopero En sus inicios, el test fue desarrollado para hombres,
pero en 1977 fue adaptado para las mujeres por B. Gerchen. Su valoración se realiza a partir de los
metros que un sujeto es capaz de recorrer en 12 minutos, ya que teóricamente, una carga constante
que provoca el agotamiento a los 12 minutos de iniciarse, correlaciona significativamente con el valor de
VO2 máx. A partir de este criterio, la distancia recorrida, el VO 2 máx. se puede determinar a partir de
las siguientes ecuaciones:
VO2 (ml/kg/min) = 22.351 x DISTANCIA (km) -11.288
Prueba de ciclismo de Cooper La principal finalidad de esta prueba es estimar el V02 máx. del sujeto.
Posición inicial: el ejecutante se colocará subido en la bicicleta tras la línea de salida. Con un pie
apoyado sobre el suelo y tras la señal de inicio, intentará recorrer el máximo número de metros durante
12 min.
Se anotará el número de metros recorridos durante 12 m y se registrará la frecuencia cardíaca del
individuo inmediatamente después de realizar la prueba, 2 min antes del comienzo y, si las condiciones
lo permiten, en los primeros 15 seg de los minutos 1, 2, 3 Y 4 subsiguientes a la prueba.
Se requiere un calentamiento completo, así como varias vueltas de adaptación al circuito.
Los criterios de calidad de esta prueba no son comparables a las condiciones de las pruebas con
cicloergómetro, debido a que intervienen otros condicionantes como velocidad del viento, superficie del
terreno, habilidad del ejecutante, etc.; sin
Prueba de natación de Cooper Su principal objetivo es estimar el \102 máx. del sujeto. Para iniciar la prueba, el sujeto se colocará en
posición de salida des-
de trampolín. Tras la señal del controlador, el alumno deberá nadar con el estilo que desee durante 12
m, intentando avanzar el máximo número de metros.
Se medirá el número de metros superados y se anotará la frecuencia cardíaca del sujeto
inmediatamente acabada la prueba.
Este test es poco aplicable, pero sin duda es una alternativa ya que se puede aplicar a grandes grupos.
Los criterios de calidad de esta prueba dejan mucho que desear, debido a que los resultados dependen,
en gran medida, de la técnica de nado del sujeto.
Se puede considerar como un test más para estimar una valoración aproximada del VO2 máx. y
aplicado en un medio diferente, en el que el factor motivante puede ser elevado, sobre todo en alumnos
que frecuenten a menudo la piscina.
Cálculo del Consumo de oxígeno móximo de un deportista a partir de su rendimiento en carrera de 2.000 a 10.000 m Suponiendo que un corredor hace un tiempo de 14 min 36 s en los 5.000 m a una velocidad de 19,32
km/h. Sabiendo que los 5.000 m se corren a alrededor del 94% podemos calcular la velocidad asociada
al VO2max para una distancia o un tiempo dados
vVO2máx. = 100/94 x 19,32 km/h = 20,64 km/h.
Si se aplica la ecuación (Léger y Mercier, 1984), que permite calcular el VO2máx. a partir de los 2.000
m los cuales se corren al 100% de vVO2máx.; un coste energético estándar de 3,5 ml/min/kg por km/h
de velocidad de carrera (entre 10 y 20 km/h),
Distancia %VO2 800 120-125
1000 105-115 1500 101-111 2000 98-102 3000 95-100 5000 90-95 10000 85-90 20000 80-85
Marathon 75-80
Relación entre el % de velocidad en que se alcanza el VO2 máx. Y la velocidad de carrera.
Course navette o test de Luc Léger (1981).
El test consiste en recorrer tramos de 20 metros icrementando la velocidad en cada palier (de 2 ó 1
minutos), siendo indicado el ritmo mediante señales sonoras. El VO2 máx. se calcula a partir de la
velocidad de carrera que alcanzó el sujeto en el último palier que fue capaz de soportar, aplicando las
siguientes ecuaciones:
VO2 (ml/kg/min) = 5.857 x vel (k/h) - 19.458
Con jóvenes de 8 a 19 años de ambos sexos, se aplica la siguiente fórmula:
VO2(ml/kg/mn) = 31.025 + (3.238 x V) - (3.248 x E) + (0.1536 x V x E)
Siendo V igual a la velocidad en Km/h y E la edad en años
Test kilométrico o de los 504 m.
Aplicado en jugadores de futbol, se realiza en el propio campo.
Materiales:7 conos, cinta métrica, cronómetro, planilla, bolígrafo. Se colocan los 7 conos a doce metros de separación entre cada uno.
El jugador sale del cono 1º y pasa por detrás del cono 2º, vuelve a dar la vuelta al cono 1º y va el cono 3º, pasando por detrás y vuelve a rodear el cono 1º, y así sucesivamente. Cuando pasa por detrás del 7º cono y llega al cono 1º termina el Test.
Se toma el tiempo desde que sale hasta que llega.
Distancia: 504 metros. ( 24 + 48 + 72 + 96 + 120 + 144 ) = 504 metros.
Tiempo total de aplicación : Por ejemplo, para testar un grupo de 24 futbolistas, de 3 en 3 jugadores se demora entre 20 a 25 minutos.
TIEMPO VALORACIÓN
Menos de 1 ’ 44 " Excelente
entre 1 ' 44 "- 1 ' 49 " Muy Bueno
entre 1 ' 50 "- 1 ' 54 " Aceptable
entre 1 ' 55"- 2 ' 00 " Regular
Más de 2 ' 00 Malo
Ventajas del test :
a. De fácil realización, se economiza tiempo.
Equivalencias teóricas en el test de Course Navette respecto al VO2 max
PALIERS DE 2'TIEMPO VELOCIDAD(KM/h VO2 MÁX. SEG/20 m.
2' 7.58 24.5 9.6934' 8.70 31.5 8.2766' 9.30 35.0 7.7448' 9.90 38.5 7.27610' 10.49 42.0 6.86212' 11.09 45.5 6.49214' 12.29 52.5 5.86018' 12.88 56.0 5.58920' 13.48 59.5 5.34122' 14.08 63.0 5.11424' 14.68 66.5 4.90626' 15.27 70.0 4.71428' 15.87 73.5 4.537
30’ 16.47 77.0 4.37232’ 17.07 80.5 4.219
b. De fácil fiscalización, lo puede llevar a cabo el profesor solo.
c. Utiliza poco material, no tiene costos.
d. Alto nivel motivacional, siempre se mejora el tiempo, a los pocos días los jugadores solicitan realizarlo de nuevo.
e. Aunque no es un Test de resistencia aeróbica, nos da una correcta idea del nivel de “forma” de los jugadores.
f. De corta duración, el esfuerzo va del 1´40 a 2´30, lo que supone una carga psicológica menor a Cooper.
El tipo de recorrido es similar al que realiza un futbolista en un partido, al igual que en el partido, el test
propone un ida y vuelta.
CAT-Test (Chanon y Stephan (1985). Es un test de campo que permite determinar de forma indirecta el índice de VO2 máx, la intensidad de
trabajo para desarrollar la PMA sobre distancias de 300 a 1000 mtrs, los umbrales aeróbico y anaeróbico
y la curva de recuperación de la Fc. Básicamente consiste en realizar tres pruebas de intensidad y, en
ocasiones, distancia creciente en función de los niveles de rendimiento del sujeto testado, separadas
entre sí por 10 minutos de recuperación.
a) Distancia de entre 800 -1 .000 o 1 .200 m, deberán realizarse entre 6 y 8 min y a un ritmo de 140
pulsaciones/min.
b) Distancia de entre 800 -1.000 y 1.500 m, deberá realizarse entre 6 y 8 min ya un ritmo de 160
pulsaciones/min.
c) Distancia de entre 1.000 y 1.500 m, se recorrerá a la máxima intensidad, intentando llegar a la Fc
máxima La última distancia, que es la que corresponde al índice de VO2máx., será de
3000 m para corredores de fondo de categoría masculina
2000 m para fondistas femeninos o deportistas masculinos con un alto componente aeróbico
1500 m para fondistas de nivel medio, jóvenes o deportistas
1000 m para deportistas debutantes o sujetos de bajo nivel físico.
Resultados de las tres distanciar del CAT-Test
Distancia FC Tiempo 1000 140 5'.00" 1200 160 4'.48" 3000 195 8'.55"
La primera distancia se debe efectuar en 6'-8' (800 ó 1000 ó 1200) y a un ritmo equivalente a 140 p/m.
La segunda se hará, también, en 6'-8'(800 ó 1000 ó 1500) y a una intensidad de 160 p/m. La última
(tercera) se correrá sobre las distancias antes mencionadas y al máximo de posibilidades, con una
frecuencia igual a la FC máxima. Al final de la última serie se tomará el pulso en los 30 segundos
iniciales de los siguientes 5 minutos.
VO2 t-1500 t-2000 t-3000
81.5 3.46 5.15 8.15 79.6 3.53 5.25 8.30 76.2 4.00 5.34 8.45 74,3 4.03 5,4 8.55 72.6 4.11 5.50 9.10 70.9 4.18 6.00 9.25 68.0 4.25 6.10 9.40 66.6 4.33 6.20 9.55 64.5 4.41 6.30 10.15 62.4 4.50 6.44 10.35 61.6 5.00 6.58 10.55 60.1 5.09 7.10 11.15 58.1 5.21 7.27 11.40 56.4 5.33 7.43 12.05 54.8 5.44 7.59 12.30 53.0 5.58 8.18 13.00 51.2 6.13 8.40 13.35 50.0 6.30 9.00 14.05 48.9 6.45 9.24 14.40 46.8 7.05 9.49 15.20 44.7 7.24 10.28 16.15 43.0 7.45 10.55 17.05 41.0 8.10 11.30 17.50 39.4 8.35 12.08 - 37.6 9.02 12.35 - 36.3 9.35 13.25 - 34.7 10.10 14.15 - 33.1 10.45 - -
Fuente: Chanon y Stéphan (1985)
Test Leger-Boucher (Universidad de Montreal). La prueba se realiza en pista balizada con conos cada 50 m. de forma que el sujeto debe aumentar la
velocidad de carrera cada 2', hasta llegar al agotamiento. Los ritmos de carrera son prefijados y emitidos
por señales acústicas para facilitar la ejecución. El test se inicia a una velocidad de 8 k/h y aumenta la
velocidad 1 k/h por cada dos minutos. El VO2 máx se puede calcular a partir de la siguiente fórmula:
VO2 máx. (mMl/kg/mn) = 22,859 + (1,91 x V) - (0.8664 x E) + (0.0667 x V x E)
Donde: V = velocidad máxima (klh) y E = edad en años
Test VAM-EVAL de Cazorla-Leger Es una evolución del test anterior; con la diferencia de que los aumentos de velocidad son de 0,5 km/h
en lugar de 1 km/h, así como la duración de cada palier que lógicamente es la mitad del anterior; en este
caso son de 1 minuto. y que los conos que se hacen coincidir con las señales sonoras están situados
cada 20 m. En relación al anterior permite un mejor control de la intensidad, con una progresión más
suave y es un poco más sensible en cuanto a la velocidad máxima aeróbica por el hecho de que los
aumentos de intensidad son menores. Presenta igualmente la posibilidad de determinar indirectamente
el consumo máximo de oxígeno.
VO2 max (ml/min/kg) = 3.5 x V
V = velocidad alcanzada en el test en km/h
Prueba de Rockport. Esta prueba permite calcular el VO2 máx. en sujetos de baja condición física. Consiste en recorrer
andando a ritmo individual, una distancia de 1.609 metros, controlándose la frecuencia cardíaca al
final de la misma, así como el tiempo que emplea en realizar el recorrido. El valor de el VO2 max se
calcula a partir de la siguiente ecuación:
VO2 máx. (ml1kg1mn) = 132.6 - (0.17xPC) - (0.39x Edad) + (6.31xS) - (3.27xT) - (0.156xFc)
Donde PC: Peso Corporal; Edad en años; S: Sexo (0: mujeres; 1: hombres);
T: Tiempo de prueba en minutos y valor decimal; FC: frecuencia cardíaca en latidos por minuto.
Prueba de George-Fisher. Consiste en recorrer corriendo 2.400 metros, tomándose el pulso a los 10 segundos de finalizar la
prueba, así como el tiempo empleado en recorrer la distancia. El VO2 max calcula a partir de la
siguiente ecuación:
VO2 máx. (ml/kg/mn) = 100.5 + (8.344xS) - (0.1636xPC) -(1.438xT) - (0.9128xFC)
Donde PC: Peso Corporal; S: Sexo (0: mujeres; 1: hombres);
T: Tiempo de prueba en minutos y valor decimal; FC: fraciteneia cardíaca en latidos por minuto.
Otras formas de determinar el VO2 máx. a partir de carreras sobre diferentes distancias VO2 máx. = 133.61 - (13.89 x Tiempo sobre la milla en minutos)
VO2 máx. = 128.81 - (5.95 x Tiempo sobre las dos millas en minutos)
VO2 máx. = 129.73 - (3.617 x Tiempo sobre los 5000 metros en minutos)
VO2 máx. = 120.8 - (1.54 x Tiempo sobre los 10.000 metros en minutos)
Test de carrera sobre 15'. No se puede abandonar este apartado sin hacer mención de una prueba de carrera que nos permite
determinar las posibilidades que un sujeto posee para realizar esfuerzos aeróbicos, aunque no nos
permite determinar el VO2 máx. Consiste en medir la distancia que un sujeto es capaz de recorrer en el
tiempo antes indicado (15').
Capacidad al 100% del VO2 max Una vez conocida la velocidad aeróbica máxima VAM se puede establecer cuanto tiempo puede un
deportista mantenerse en esfuerzo a dicho intensidad. Partiendo del tiempo que un sujeto puede
mantener un esfuerzo similar al que corresponde a la carga en que se alcanza el 100% del VOZ ,
podemos llegar a evaluar el nivel de condición física que posee en relación a su capacidad de
resistencia aeróbica
En función de los niveles de VOZ en que se ejecuten los esfuerzos, éstos podrán ser realizados
durante un espacio de tiempo determinado. El uso de este valor es de especial importancia a la hora
de programar las cargas de entrenamiento, ya que la intensidad del esfuerzo siempre ha supuesto un
factor limitante de la duración del mismo. Así, partiendo del criterio de: a mayor intensidad mayor
consumo de 02, podemos hablar de unos límites teóricos de la duración máxima del esfuerzo en
relación al tanto por ciento del VO2 máx.
100 % VOZ máx. 6-10'
95 % VOZ máx. 30'
85 % VOZ máx. 60'
80% CO2 max 120’
70 % VOZ máx. +180' .
DETERMINACIÓN DEL UMBRAL ANAERÓBICO. PRUEBAS DE LABORATORIO
Procedimientos directos El umbral láctico consiste en determinar la intensidad de trabajo en que se dispara el metabolismo
anaeróbico a partir de la concentración plasmática de lactato. El ácido láctico es el producto de
transformar el piruvato por intervención de la enzima lactato deshidrogenasa .El hecho que provoca que
el ácido láctico se disocie en iones de hidrógeno y lactato, provoca que los
téminos lactato y ácido láctico sean utilizados de forma indiferenciada.En
condiciones normales los sujetos sanos que están en reposo y bien
oxigenados presentan valores entre 0.7-1.3 mMol/l.
Con intensidades ligeras de trabajo, los incrementos de la concentración
sanguínea de lactato por encima de los valores de reposo son pequeñas, pero
al aumentar la intensidad de trabajo, la concentración de lactato aumenta de
forma significativa. Son muchos los autores que han demostrado la relación
entre la concentración de lactato plasmático y la intensidad de esfuerzo (Borch
y col.-1993; Maglischo-1993; Keskinen y col.-1989; Brauman y col.-1987; Madsen y Lohberg-1987;
Simon y col.- 1983). Las causas de estas modificaciones/incrementos del lactato no están totalmente
aclaradas, aunque parece que el déficit en el aporte de O2 sea el principal factor. En cualquier caso, el
incremento es debido a una alteración del equilibrio que debe existir entre el aporte de lactato a la
sangre y la eliminación de dicho lactato.
Test para la determinación del comportamiento del lactato.
El desarrollo de tecnologías que permitían, de forma sencilla y fiable, la determinación de la
concentración plasmática de lactato, han popularizado estas técnicas en el mundo del entrenamiento
deportivo. Los modelos que permiten explicar la lactacidemia durante el esfuerzo se pueden clasificar en
tres grupos:
• Modelos de inflexión única. Explican el cambio brusco de la lactacidemia (venosa o capilar) en
relación al nivel de reposo. Habitualmente se establece un valor estándar (2 mmol/l) para el punto
de inflexión en la curva lactato j intensidad.
• Modelos de doble inflexión.Identifican la cinética del lactato con un modelo de tres fases que
vienen delimitadas por dos inflexiones (2 y 4 mmoljl) en la curva lactato intensidad. La 1ª fase
corresponde al metabolismo predominantemente aeróbico. La 2ª fase corresponde a la fase de
transición entre el metabolismo aeróbico y el anaeróbico. La 3ª fase corresponde a un predominio
del metabolismo anaeróbico.
• Modelo exponencial. Los primeros indicios de que la cinética de la produción del lactato es de
forma exponencial corresponden a Jervell (1928), aunque no pudo ser confirmado hasta hace
poco más de una década por Yeh y col. (1983).
Los test mas utilizados son los siguientes
Test de los 4 mmol/l. Es un test progresivo ( cicloergómetro o tapiz), en el que las
cargas se ejecutan durante un tiempo fijo (unos 3') y al final de
las mismas se realiza una parada de 30"-60" para una toma de
sangre y así poder determinar la concentración plasmática de
lactato (lactacidemia). La intensidad de carga en la que la
concentración de lactato alcance los 4 mMol/l, será la que se
considere como intensidad de umbral. No obstante, la utilización del criterio fijo de concentraciones de 4
mMol/l tiende a sobreestimar el valor de carga máxima de trabajo en equililibrio estable en deportistas
entrenados en resistencia (Stegman y Kinderman (1982).
DETERMINACIÓN DEL UMBRAL ANAERÓBICO. PRUEBAS DE CAMPO
Test de Mader o test de dos intensidades.
Consiste en dos series (entre 2'-3') a diferente velocidad (60-75% y 90-100%)
con 20' de recuperación activa. La distancia que originalmente se utilizó fue el
200 m, aunque cualquier distancia entre el 100 y el 400 es válida. Se toma una
muestra de lactato al final de cada serie. Se considera como patrones de umbral los 2 y 4 mMol/l, siendo
éstos los criterios utilizados para estimar la intensidad de trabajo para cada metabolismo. En la
actualidad también se emplean valores relativos al umbral individual. Para mayor fiabilidad del test, la
concentración plasmática de lactato se mide de forma intervalada durante los 10'-12' posteriores a la
finalización del esfuerzo.
Test de Olbrecht. Utilizado para valorar el umbral anaeróbico por la Federación Italiana de Natación (Olbrecht 1985) en
trabajo contínuo y fraccionado. Se realizan tres pruebas separadas entre sí por 20' de recuperación. En
la primera se nadan 200 ó 400 mtrs a una intensidad del 90 ó 93 % respectivamente de la mejor marca;
en la segunda serie se nada la misma distancia (200 ó 400 a la máxima velocidad; en la tercera prueba
se nadan cuatro series de 50 metros, con 15" de recuperación, a una intensidad entre e13% y e15% de
la velocidad media sobre la máxima de 200 metros, u ocho repeticiones de 50 metros, con 15" de
recuperación, a igual intensidad (3-5% ) respecto a la mejor marca en 400. Se determinan las
concentraciones de lactato plasmático después de cada serie y a los 5' de finalizar cada una de ellas.
Con los datos obtenidos se traza una gráfica colocando en el eje “X” la velocidad, y en el eje de las “Y” la
producción de lactato. De la lÍnea de las series 1 y 2 se extrapola la velocidad a la cual la producción de
lactato es 0, punto que corresponde a la velocidad de nado para entrenamientos contÍnuos. Mediante
una paralela a la anterior se extrapola también el dato de la 3a serie, siendo este valor el
correspondiente al entrenamiento fraccionado.
Umbral anaeróbico de Keul (1979) y Simon (1981). Estos autores llegaron a la conclusión de que el umbral se puede fijar en función de una determinada
inclinación de la derivada de la curva de producción de lactato durante un esfuerzo de intensidad
creciente. Keul determina que el umbral estaría situado en aquel punto cuya tangente formara un ángulo
de 51.34º con la horizontal, mientras que Simon propone una inclinación de 45º.
.MáxLass (Máximal lactate steady state). Muy utilizado en el entrenamiento de natación, fué desarrollado en la Escuela del Deporte de Colonia.
Se determina la intensidad de trabajo que se puede mantener durante un período de tiempo prolongado
conservando los mismos niveles de lactato plasmático.
Se realiza un esfuerzo anaeróbico máximo, determinando la concentración plasmática de lactato a 1', 3',
5', 7' y 10' y recuperando 20' antes de realizar esfuerzos de incremento progresivo (6"-10" /serie) de 3'-5'
de duración, de forma que el tercer esfuerzo se aproxime al umbral anaeróbico individual. Al final de
cada serie se toma la concentración de lactato. En las primeras series el lactato disminuye para luego
volver a aumentar. El nivel más bajo de lactato es el que corresponde al MáxLass.
Umbral individual de Stegmann (1981).
Para su determinación se muestras de la concentración plasmática de ác. láctico durante la ejecución de
un test incremental (aproximadamente 30 w cada 4 ') hasta que la concentración de lactato supera los 4
mMol/l y tras la ejecución de esta prueba anaeróbica de alta intensidad. Estas tomas se realizan,
además de durante la prueba, al final de la misma, 1' ,3' ,5' ,7' y lO' La tangente a la curva del lactato
desde el punto en el que el sujeto alcanza, durante la recuperación, valores similares a los de final de
prueba representa el umbral individual. Este test cuya justificación médico-matemática es bastante
compleja, ha demostrado ser uno de los intentos más serios de individualizar la tasa metabólica
correspondiente al Umbral Anaeróbico de cada atleta.
DETERMINACIÓN DEL UMBRAL ANAERÓBICO. PRUEBAS DE LABORATORIO
Procedimientos indirectos Una posibilidad de detectar el UA es la utilización de sistemas de análisis de gases. La aparición de
modernos analizadores de gases obtienen, respiración a respiración, valores sobre la composición del
aire espirado, tanto en reposo como durante la realización de un ejercicio. Con el aumento de la
intensidad de trabajo, se aumenta la concentración de lactato que es amortiguado por el bicarbonato,
aumentando la producción de CO2 y provocando otras alteraciones de parámetros ventilatorios.
La determinación de los umbrales mediante este tipo de técnicas no invasivas, se basan en la detección
de los puntos de inflexión de parámetros como la ventilación (Ve) producción de CO2 (VCO2), cociente
respiratorio (RER), equivalente respiratorio para el O2 (VE /VO2) y equivalente respiratorio para el CO2
(VE /VCO2 ).
Otra forma de detectar el UA es observando el comportamiento de la frcuencia cardíaca durante un
esfuerza progresivo. Existen varios test basados en las relaciones entre Fc y UA. . Droghetti y col.
(1985) demostraron la existencia de una correlación lineal entre la potencia de carga y la frecuencia
cardíaca hasta un ritmo submáximo
Test Conconi. El método desarrollado por el Pr. Conconi, es uno de los mas utilizados dentro del mundo del
entrenamiento deportivo por su facilidad de uso, utilizándose diferentes protocolos en función de la
disponibilidad de medios. Se basa en el concepto de que la frecuencia cardíaca aumenta de forma lineal
en relación a la intensidad del esfuerzo que se realiza, hasta un punto en el cual la frecuencia cardíaca
se estabiliza a pesar de seguir incrementándose la intensidad de trabajo. No obstante, este método es
bastante criticado ya que al estar basado en escalones progresivos en velocidad, pero de distancia fija,
hace que cada escalón se recorra en menos tiempo.
El test consiste en un esfuerzo de intensidad progresiva (carrera o bicicleta) con control de la frecuencia
en función de la velocidad. En Pr. Conconi propone que el comportamiento de la Fc no es lineal, sino
que sufre una deflexión cuando la intensidad de la prueba es muy elevada. Este punto de inflexión es el
que corresponde al umbral anaeróbico.
El protocolo clásico propuesto por el autor para un test de carrera es el siguiente: Correr en una pista de
atletismo de 400 metros, incrementando la velocidad de carrera cada 200 metros hasta el agotamiento.
Normalmente los sujetos no entrenados corren el primer 200 en 70", mientras que los entrenados lo
hacen alrededor de lo 60", para ir aumentando la velocidad a razón de 2" cada 200 metros. El tiempo
total de carrera debe ser de 10'-12', y la distancia total entre 2400 a 3200 metros. El punto
correspondiente al umbral, respecto a carrera, aparecerá a distinta velocidad en función del nivel del
atleta.
Test de Conconi (GarcíaManso)
Con los ciclistas se puede realizar este test de dos maneras:
(a) en laboratorio con la utilización de un cicloergómetro,
(b) (b ) en campo con bicicleta.
Consiste en pedalear a una cadencia constante (70-80 rpm) con incrementos de 10-15 watios por minuto
hasta llegar al agotamiento, con cargas iniciales de 150 w. para los no entrenados y de 200 w. para los
entrenados. El test se debe parar cuando la cadencia disminuye alrededor de un 5% durante un tiempo
de alrededor de 10 segundos.
Cuando se ejecuta en carretera en bicicleta se debe pedalear incrementando la velocidad cada kilómetro
y llegando al agotamiento alrededor de los 15 kilómetros.
TEST DE LA CAPACIDAD DE RESISTENCIA INTERMITENTE DE BANGSBO
El test de la capacidad de resistencia intermitente ha sido diseñada para evaluar la capacidad de
resistencia de los jugadores en el fútbol. Incluye una combinación de ejercicios que reflejan el perfil de la
actividad intermitente de un partido.
Las dimensiones del área del test se corresponden con el área de penalti de un campo de fútbol.
El test comienza con una carrera de alta intensidad durante 15 seg, seguida por 10 seg de jogging y
continúa de esta manera hasta haber completado cuarenta períodos de ca-
rrera de alta intensidad (10 minutos) y treinta y un períodos de jogging (6,5 minutos).
El resultado del test es la distancia recorrida durante los cuarenta períodos de carrera de alta intensidad.
A los jugadores se les debe indicar que recorran tanta distancia como les sea posible durante estos
períodos. Para calcular la distancia total recorrida corriendo con gran intensidad, el número de etapas
completadas se multiplica por 160 (m). Luego se suma la distancia cubierta durante la última etapa. Esta
distancia se obtiene determinando la posición de la carrera en que el jugador ha. Por ejemplo, si un
jugador finaliza en la posición 27 del recorrido puede hallarse que la distancia correspondiente es de 100
m. Si el jugador ha completado también 11 etapas, el resultado del test será 11 x 160 m + 100 m = 1.860
m.
En el Esquema se presentan los resultados de el test para 41 jugadores daneses de clase superior,
divididos en tres grupos de acuerdo con su posición en el equipo. Parece ser que los jugadores de
medio campo fueron los que rindieron mejor, aunque las comparaciones entre las distintas posiciones
pueden no ser válidas debido a la cantidad relativamente pequeña de jugadores en cada grupo.
La mitad superior de la figura muestra las dimensiones del área para el test de la capacidad de
resistencia intermitente (A) y la mitad inferior muestra la pista de la carrera (B). El área del test tiene
el mismo tamaño que un área de penalti. Una parte del rectángulo de 6 yardas (5,5 metros) puede
usarse como línea de banda para el área central. Es conveniente que los señalizadores indicados
con (e) tengan una altura superior a 160 centímetros (postes).
El símbolo (O ) indica correr hacia atrás, (@ ) indica correr de costado mirando en dirección opuesta
al centro y (8) indica correr de lado mirando hacia el centro. Cada tanda es de 160 metros. El
jugador corre a gran velocidad a lo largo de la trayectoria señalada durante 15 segundos. En el
período de recuperación subsecuente de 10 segundos, el jugador hace jogging hacia el área central
y regresa también haciendo jogging hasta el último cono/poste pasado. Si el jugador se halla
dentro del área sombreada (ver figura) cuando se da la señal para el período de recuperación,
debe continuar hasta el poste siguiente y luego regresar haciendo jogging hasta el último poste
pasado. El jugador debe esperar en el poste o cono hasta que se dé la señal para la siguiente
carrera de alta intensidad de 15 segundos.
Inmediatamente después de que los jugadores completasen el test, se les tomó una muestra de sangre
de la yema de los dedos para medir la concentración de lactato. La concentración media fue de 8,5
mmol/1 con una variación desde 5 hasta 13 mmol/l, lo cual se corresponden bastante con las
concentraciones de lactato halladas después de períodos intensos de juego durante un.
La prueba permite simular los períodos exigentes de un partido de fútbol. Se halló una relación entre el
resultado de la prueba de la capacidad de resistencia intermitente y la mayor distancia recorrida durante
varios partidos (distancia por partido). Por ejemplo, un jugador que corrió 1 .720
metros durante la prueba, cubrió una distancia total de 10,7 km durante un partido, mientras otro jugador
obtuvo un resultado en la prueba de 1.940 metros y una distancia durante el partido de 12,6 km. Parece
que cuanto mejor es el resultado en el test, mayor es la distancia que puede cubrirse durante un partido.
La figura ilustra la relación entre el rendimiento en la prueba de la capacidad de resistencia intermitente
La puntuación de una prueba puede convertirse en una distancia por partido localizando el resultado de
la prueba sobre el eje horizontal, desplazándolo verticalmente hasta encontrar la línea, y luego
horizontalmente hasta la distancia por partido sobre el eje vertical. Por ejemplo, si la distancia cubierta
durante la prueba de campo es de 1.400 metros, la correspondiente distancia por partido se estimará en
7,94 km. En la figura se muestran también los resultados de dos jugadores en la prueba de la capacidad
de resistencia intermitente y sus distancias por partido.
Programación del tiempo En las pruebas de capacidad de resistencia intermitente, los jugadores realizan
ejercicios de alta intensidad durante 15 segundos, seguidos por 10 segundos de jogging. Cada jugador
comienza con el período de ejer- cicio de alta intensidad. Puede emplearse la programación del tiempo
1 . Los jugadores pueden completar inicialmente dos o tres etapas del recorrido sin detenerse en los
períodos de jogging de 10 segundos a fin de acostumbrarse a dos tipos distintos de carrera.
2. Entonces puede emplearse una señal (por ejemplo, un silbido) para indicaries a los jugadores que
vayan haciendo jogging hasta el área central y regresen al último cono que han pasado. Esto puede
hacerse primero fuera del área sombreada, y luego dentro de dicha área
3. Las señales pueden hacerse para los períodos de 10 Y 15 seg, para que los jugadores puedan juzgar
cuál es la duración de las carreras de alta intensidad y de las de jogging.
Poner de relieve que:
a) Después de la señal que indica el final de los 15 seg de carrera de alta intensidad, el jugador no debe
pasar otro cono.
b) Al final del período de 10 seg, cuando esperan en los conos, los jugadores no deben empezar a correr
con alta intensidad hasta el momento de dar la señal.
Al repetir la prueba los jugadores deben estar razonablemente familiarizados con el protocolo, pero
puede utilizarse la trayectoria para calentar a fin de practicar nuevamente los diferentes tipos de carrera.
El entrenador debe conceder suficiente tiempo para establecer el recorrido la primera vez que se lleva a
cabo esta prueba. Para que el entrenador se familiarice con el procedimiento de la prueba es
aconsejable aplicarla solamente a unos pocos jugadores antes de aplicarla a la totalidad del equipo. Al
principio, la prueba puede parecer complicada, pero cuando se entienden sus componentes se puede
organizar con rapidez y lIevarla a cabo con precisión.
Material.Un cronómetro, un silbato, 42 postes/conos (u otro tipo de señalizador), una cinta métrica, los
Esquemas Test de Condición Física 6 y Test de Condición Física 8 y un bolígrafo (o lápiz en tiempo
lluvioso).