Aplicación del Análisis Fotogramétrico al Salto de Altura

INTRODUCCIÓN

El análisis de la técnica deportiva es una parte del entrenamiento decisiva para el rendimiento del saltador de altura. Tradicionalmente este aspecto ha sido abordado desde una visión cualitativa por medio de la observación directa del salto o el análisis biomecánico visual y subjetivo de la filmación. En la actualidad se dispone de una serie de recursos logísticos y tecnológicos que permiten abordar el problema desde un punto de vista científico bajo una visión cuantitativa (Kreighbaum & Barthels 1996).

La finalidad de este estudio es mostrar al entrenador del salto de altura una metodología de análisis de la técnica. Dicha metodología es el denominado análisis fotogramétrico en 3D, utilizado habitualmente en la actualidad en el campo de la biomecánica deportiva. A través de este trabajo, se pretende proponer una metodología de análisis que nos permita orientar al entrenador hacia una mejor compresión de los factores que influyen en el rendimiento final del salto. De esta manera, a partir de una exploración de las variables cinemáticas más importantes en la técnica de Fosbury, se realiza un análisis comparativo entre los cuatro mejores saltadores del Campeonato de España al aire libre del 2006 y dos saltadores de alto nivel de categorías juvenil y junior. La información principal en este estudio es aquella que tiene más relevancia para el entrenador.

METODOLOGÍA

Sujetos

Para la realización de este estudio se compararon los datos obtenidos de dos saltadores de alto nivel en sus respectivas categorías (tabla 1), con los datos de los cuatro mejores saltadores del Campeonato de España Absoluto del 2006, disputado en Zaragoza (tabla 2).Previamente a la realización de este estudio, los participantes fueron informados del protocolo y firmaron un documento de consentimiento informado. Ninguno de ellos sufrió lesión en los seis meses previos al estudio.

Tabla 1. Saltadores de categoría juvenil y junior (saltadores comparados).

Tabla 2. Cuatro  mejores saltadores en el Campeonato de España 2006 (grupo referencia). (DE: desviación estándar)

Instrumental

Se colocaron a pie de pista dos cámaras de vídeo Basler A602fc que permitirían el registro videográfico de todos los saltos realizados por los saltadores comparados a lo largo de un test de salto. Se grabaron para ello los dos últimos pasos (tres apoyos) de cada saltador y la fase de vuelo. Todos los saltos fueron grabados a una frecuencia de muestreo de 50Hz. La cámara 1 quedó ubicada a 20 m a la izquierda del saltómetro y orientada paralelamente al listón. La cámara 2 se colocó a 20 m frente al listón, quedando a la misma distancia de la cámara 1 y formando un ángulo entre sus ejes ópticos de 80º aproximadamente en el centro del listón.

Protocolo

Previamente a la competición, se registró un marco de calibración de 24 referencias y 5 marcadores que nos permitieron rotar el sistema de coordenadas y trasladar su origen a una posición definida. De esta manera la base derecha del saltómetro fue situada en las coordenadas X=10-m. Y=10-m. Z=0-m. según el protocolo definido por Dapena (1998), para asegurar un valor siempre positivo de las coordenadas de todas las articulaciones y del CM de los saltadores. La digitalización manual de las coordenadas bidimensionales de cada cámara se realizó con una resolución de 720×576 pixeles con el sistema de análisis Vicon Motus. Los cálculos fotogramétricos 3D y mecánicos específicos del salto de altura definidos posteriormente, se realizaron con el paquete informático diseñado por Dapena (1998).Se utilizó la Transformación Lineal Directa de 11 pará-metros (DLT-11) para el cálculo de la posición tridimensional (3D) de 22 puntos del cuerpo del saltador. Para el suavizado de las coordenadas se utilizó una función “quintic splines”. El error medio de estimación de los puntos 3D fue de 0.068 m.

RESULTADOS

Diferentes variables cinemáticas relacionadas con el salto de altura fueron valoradas. Los resultados obtenidos pueden ser consultados en las tablas 3, 4 y 5.

Tabla 3. Valores descriptivos de las diferentes variables angulares valoradas. Ad/At Td: Ángulo anteroposterior del tronco al inicio de batida. AD/At To: Ángulo anteroposterior del tronco en la fase de batida. Δ Ad/At: Modificación del ángulo anteroposterior durante la fase de batida. Lat Td: Ángulo lateral del tronco al inicio de la batida. Lat To: Ángulo lateral del tronco al final de la batida. Δ Lat: Modificación del ángulo lateral durante la fase de batida. a = ángulo de despegue.

Tabla 4. Valores descriptivos de las diferentes variables espaciales valoradas. H0= Altura del centro de masas (CM) en el inicio de la batida. H0(%)=H0 normalizada en relación a la altura del sujeto. H1= Altura del centro de masas en el despegue. H1(%)=H1 normalizada en relación a la altura del sujeto. H2= Altura máxima – altura de despegue del CM. H3= Diferencia entre la altura máxima del salto y la altura del listón. Δ Sz= Espacio recorrido desde el inicio de la fase de amortiguación hasta el final de la batida. Hmáx.= Altura máxima de vuelo.

Tabla 5. Valores descriptivos de las diferentes alturas valoradas. VH2= Velocidad horizontal del CM en el penúltimo paso. VH1 = Velocidad horizontal en el último paso. VHTo= Velocidad horizontal del CM después de la batida. Δ VH = Modificación de la velocidad horizontal del CM durante la batida. Δ VH (%) = Δ VH Normalizada en relación a la velocidad del CM en el instante del inicio de la batida. VZTd = Velocidad vertical en el inicio de la batida. VZto = Velocidad vertical en el final de la batida. VR= Velocidad resultante.

Tabla 6. Valores descriptivos de las diferentes variables espaciales valoradas. DFB: Distancia frontal de batida (distancia entre el punto de batida y la vertical del listón). DFP: Distancia frontal de la parábola (distancia entre el punto más alto de la parábola y la vertical del listón).

Tabla 7. Valores descriptivos de los diferentes tiempos de contacto durante la batida. TC Batida: Tiempo de contacto durante la batida.

DISCUSIÓN

Es preciso apuntar que toda técnica de salto es una cadena de acontecimientos en la que la correcta realización de un eslabón es prácticamente imprescindible para el éxito en la realización del siguiente. Por ello indicamos que aunque la técnica del salto de altura se suele dividir en tres fases para su estudio: la carrera de aproximación, la batida y el vuelo; el salto de altura se ha de entender como una globalidad en la que cada parte contribuye de manera determinante en el resultado final. Por lo que respecta a la fase de la carrera de aproximación, su objetivo final es que el atleta pueda llegar al listón en una posición corporal óptima con la que iniciar la fase de batida y con una velocidad horizontal de desplazamiento (VhTo) lo más elevada posible. Dicha velocidad deberá ser consecuente con el nivel técnico y físico del saltador y deberá transformarse en velocidad vertical en el instante de la batida (Hay, 1973).

Para conseguirlo, en las primeras zancadas de la aproximación, los diferentes apoyos seguirán una dirección rectilínea, más o menos perpendicular a la vertical del listón, con el fin de adquirir la velocidad necesaria para la realización del salto. Además, en los últimos tres a cinco apoyos se adoptará una trayectoria curvilínea en la que deberá intentar mantenerse la velocidad alcanzada en la fase anterior (figura 1) (Isolehto et al. 2006).

Figura 1. Velocidad Horizontal (VH)

Figura 2. Inclinación anteroposterior del tronco (Ad/At).

En nuestro estudio se constata que la velocidad horizontal del CM del sujeto 1 (6,7 m/s) es sensiblemente inferior a la registrada en el grupo de referencia, sobretodo en el penúltimo paso (7,73 ± 0,21 m/s). Estas diferencias se constatan también en último paso (6,8 m/s), siendo en éste menor al del grupo de referencia (7,31 ± 0,53 m/s). De los datos analizados se desprende la necesidad de orientar el entrenamiento de este sujeto a la consecución de velocidades horizontales superiores en los últimos pasos de su carrera de aproximación.

En el caso del sujeto 2, no se aprecian diferencias importantes en la velocidad horizontal de los últimos pasos. Estos últimos apoyos en curva permiten al saltador descender la altura su CM por medio de dos inclinaciones en su cuerpo, la lateral (Lat) y la anteroposterior (Ad/At). Todo ello con la intención de disponer de un mayor recorrido para generar impulso en el instante de la batida.

Se constata que la componente anteroposterior de los sujetos 1 y 2 es menor que la del grupo de referencia (75 ± 3,56º para el inicio de la batida y 84.75 ± 1.71º al final de la batida). En el sujeto 1 (85º para el inicio y 93º al final) y en el sujeto 2 (86º para el inicio y 100º al final). La existencia de una menor inclinación implica una disminución del recorrido de impulso al estar el CM más alto, esto conlleva una menor velocidad vertical en el despegue. Para que la batida sea efectiva, el correcto nivel de impulso generado deberá traducirse necesariamente en una optimización de la velocidad vertical del centro de masas en el momento del despegue (VvTO). Durante el inicio de la batida, al impactar el pie contra el suelo, los músculos extensores de la rodilla se ven obligados a soportar elevadas cargas, fruto del principio de acción y reacción. En ese instante, el músculo acumula una gran cantidad de tensión que será mayor cuanto mayor sea la velocidad de estiramiento muscular (Dapena, 2007). Esto será posible, en parte, al garantizarse una buena relación entre el tiempo de contacto y la fuerza vertical aplicada contra el suelo (Dapena, 1997).

Figuras 3, 4 y 5. De izquierda a derecha: Velocidad Vertical en Despegue  (VvTo); Velocidad Vertical Inicio (VvTd); y Altura en el despegue H1.

Figura 6. (Gutierrez et al. 1992): Momentos Angulares generados durante la batida en relación a un sistema de referencia alineado con la dirección de la carrera, donde Hv es el generado a través del eje vertical HI y Ht longitudinal y transversal respectivamente y Hr el Momento Angular resultante HI – Ht.

Figuras 7 y 8. De izquierda a derecha. Pico de la parábola en relación a la vertical del listón; y Distancia entre el pico de la parábola y la altura del listón.

Este hecho explica, al menos en parte, la gran correlación existente (r=0.79) entre la velocidad en el final de la carrera y la velocidad vertical del CM al final de la batida. A todo ello, deberemos añadir el movimiento activo de  los brazos y de la pierna libre, generando una suma de impulsos parciales que deberá añadirse a la creada por la pierna de batida (Dapena y Chun, 1988).

Quedaron registrados menores valores de velocidad vertical en ambos sujetos, tanto al inicio (sujeto 1: -0.2m/s; sujeto 2: -0.3m/s) (grupo referencia: -0.49 ± 0.16 m/s) como al final de la batida (sujeto 1: 3.8 m/s; sujeto 2: 3.7 m/s) (grupo de referencia: 4.10 ± 0.2).

Por lo que al tiempo de contacto (TC) se refiere, se registró un tiempo de contacto sensiblemente inferior en el sujeto 1 (0,202 s) al del grupo de referencia (0,17 ±0,02 s). Sin embargo en el sujeto 2 el TC es ligeramente inferior (0,15 s).

Por otro lado, hay que tener en cuenta que el parámetro que más correlación se ha encontrado con esta velocidad vertical es la altura de despegue (VzTd) (Isolehto et al., 2006).

Respecto a los saltadores analizados, se observaron diferencias importantes en la altura relativa del centro de masas al inicio de la batida del sujeto 2 (50,7%), que fue mayor que la del grupo de referencia (46.75% ± 2,11). Este hecho se justifica por la menor inclinación (angulación) anteroposterior y lateral observada duran-te la fase previa a la batida y en el inicio de ésta.

En relación a los movimientos de giro, dos son los giros que caracterizarán al estilo Fosbury durante el franqueo del listón: uno sobre su eje vertical y que lo colocará de espaldas al listón (tirabuzón) y el otro sobre su eje longitudinal y que le permitirá bajar los hombros mientras ascienden sus piernas (mortal). El primero es favorecido por el momento angular generado por la rodilla de la pierna libre, la cuál se aproximará a la línea media del cuerpo, y por la ligera rotación interna de los hombros (Dapena, 1980). Por su parte, el mortal estará relacionado con las inclinaciones del tronco mencionadas anteriormente, durante la carrera y en el instante del inicio de la batida.

Durante la fase de vuelo el saltador debe colocar la cabeza y los pies por debajo de la trayectoria de la parábola de desplazamiento definida. Esta acción provocará la elevación de la cadera, el descenso del CM corporal que pasará por debajo del listón en los mejores saltos y un aumento de la velocidad de giro del cuerpo. Para la consecución de un salto efectivo, es ideal que esta posición sea adoptada en el momento en el que el CM está situado justo encima del listón.

El sujeto 1 obtiene su Hmáx 8 cm por encima de la altura del listón, mientras que el sujeto 2 lo supera en 6cm. Estas alturas son sensiblemente mayores a las del grupo de referencia (3 cm).

Además se observa que en el caso del sujeto 1 la altura máxima de su centro de masas se sitúa 23 cm después del listón, lo que contribuye a restar efectividad al salto. Obsérvese que esta distancia es sensiblemente superior a la del grupo de referencia (-1 cm).

CONCLUSIONES

Sujeto 1

– La escasa inclinación anteroposterior unida a la baja velocidad horizontal le impiden alcanzar velocidad vertical suficiente. Esto conlleva un excesivo tiempo de contacto para la aplicación de fuerza al suelo con un recorrido de impulso corto.

– La escasa inclinación anteroposterior unida a una reducida distancia frontal de batida, llevan al sujeto a alcanzar su altura máxima 23 cm pasado el listón, lo cual resta efectividad al salto.

Sujeto 2

– La escasa inclinación anteroposterior reduce sensiblemente su recorrido de impulso, lo cual resta efectividad al salto.

Sobre la metodología

– De la realización de este estudio se desprende que la utilización de técnicas de análisis tridimensional (fotogrametría) es una herramienta útil y apropiada para la optimización del entrenamiento, ya que permite constatar las diferencias existentes entre saltadores y entre saltos de un mismo sujeto.

– Existen diversas limitaciones que deben ser tenidas en consideración. Entre ellas, podemos destacar la elevada complejidad técnica y logística que comporta la utilización de este tipo de instrumental.

REFERENCIAS

1. Dapena, J. (1980). Mechanics of Translation in the Fosbury-Flop. Med. Sci. Sports Exerc. 12:37-44.

2. Dapena, J. (1980). Mechanics of rotation in the Fosbury-Flop. Medicine & Science in Sports & Exercise, 12(1), 45-53.

3. Dapena, J. y Chung, C.S. (1988). Vertical and radial motions of the body during the takeoff phase of high jumping. Med. Sci. Sports Exerc. 20:290-302.

4. Dapena, J.; Ae, M., y Liboshi, A. (1997). A closer look at the shape of the high jump run-up (Un regard sur le modèle d’ une course d’élan en saut en hauteur). Track coach EEUU, 138: 4406-4411.

5. Dapena, J. (2000). The high jump. In V. Zatsiorsky (Ed.). Biomechanics in Sport (pp. 284-311). Blackwell Science: Oxford.

6. Dapena, J.; Gordon, B.J., y Ficklin, T.K. (2007). High Jump #31 (Women). USA Track & Field. Scientific Services Project, Biomechanics Laboratory, Department of Kinesiology, Indiana University.

7. Gutierrez, M. (1992). Análisis cinemático del salto de altura en el estilo Fosbury-Flop. Archivos de Medicina del Deporte, Vol. IX, 35: 253-263.

8. HAY, J.G. (1973). A kinematic analysis of the highjump. Track Technique. 54: 1697-1703.

9. HAY, J.G. (1973). A kinematic analysis of the highjump. Track Technique. 54: 1697-1703.

10. Iiboshi et al. (1993). 1993). Techniques of elite high jumpers at the 3rd IAAF World Championships in Athletics. Abstracts of the International Society of Biomechanics, XIVth Congress, Paris, 4-8 July, 1993, vol. I, Paris, s.n., pp. 608-609.

11. Isolehto, J.; Virmavirta, M.; Kyröläinen, H., y Komi P.V. (2006). Biomechanical Analysis of the High Jump. Neuromuscular Research Center Department of Biology of Physical Activity University of Jyväskylä.

12. Kreighbaum, E., y Barthels, K. (1996). Biomechanics: A qualitative approach for Studying Human Movement. Allyn & Bacon. Nedham Heights.