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MEMORIAS DEL XXVII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 22 al 24 DE SEPTIEMBRE DE 2021 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO
Tema A1a. Diseño Mecánico: (Cinemática de cuerpos rígidos)
Cinemática del saque de jugadores de voleibol mediante el uso de videometría
Johan Sebastián Becerra Fuentesa Torres-Pérez Yolandaa
a Escuela de Ingeniería Electromecánica. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia –UPTC Facultad Seccional Duitama +Yolanda Torres Pérez. [email protected]
R E S U M E N
Este trabajo presenta la aplicación de la videometría a partir del software libre Kinovea en el voleibol. Se busca generar
curvas cinemáticas de los gestos deportivos de jugadores de voleibol de la UPTC (Universidad Pedagógica y Tecnológica
de Colombia), con el fin de ayudar al entrenador en el mejoramiento de la técnica, eficiencia y rendimiento de los
deportistas.
Primero se requiere identificar las principales variables biocinemáticas que se tendrán en cuenta en el estudio tales como
ángulos, velocidades angulares, lineales, entre otras, posteriormente se graba la ejecución del gesto deportivo, que será
procesada en el software para analizar cuantitativa y cualitativamente los resultados y así determinar cuáles son las fallas
en la ejecución del movimiento y reportarlas al entrenador para que pueda tomar correctivos lo cual impactará en las
competencias.
En conclusión, la aplicación de la videometría en la biomecánica del gesto deportivo resulta ser muy positvo en los entrenamientos.
Palabras Clave: Biomecánica, Cinemática, Gesto deportivo, Videometría, Voleibol, Saque con salto.
A B S T R A C T This work presents the application of videometry from free software Kinovea in volleyball. It seeks to generate kinematic curves of the sports gestures of volleyball players of the UPTC (Pedagogical and Technological University
of Colombia), in order to help the coach in improving the technique, efficiency and performance of the athletes.
First, it is necessary to identify the main biokinematic variables that will be taken into account in the study, such as
angles, angular and linear speeds, among others, then the execution of the sporting gesture is recorded, which will be
processed in the software to quantitatively and qualitatively analyze the results. and thus determine which are the
failures in the execution of the movement and report them to the coach so that he can take corrections which will
impact the competitions.
In conclusion, the application of videometry in the biomechanics of sporting gestures turns out to be very positive in
training.
Keywords: Biomechanics, Kinematics, Sports gesture, Videometry, Volleyball, Jump serve.
1. Introducción
La mala ejecución de un gesto deportivo trae como consecuencia diferentes lesiones en los deportistas. Algunas de las principales lesiones deportivas son ruptura de ligamento cruzado, ruptura o esguinces en ligamentos laterales de rodilla y tobillo, luxación, entre otras. Ésto debido a sobreesfuerzos articulares. Por otro lado, se ha determinado que el gesto técnico deportivo tiene una duración entre 0.2 y 0.4 segundos, tiempo en el que el ojo humano de un entrenador no alcanza a percibir toda la cadena de movimientos realizados con un detalle preciso para poder analizarlo [1], lo cual limita enormemente una evaluación óptima de la técnica y eficiencia del deportista, problema que
sería resuelto si la evaluación fuera apoyada con videometría. Por lo anterior, en este artículo se presenta un estudio de la biocinemática articular del saque con salto hecho a los jugadores del equipo de voleibol de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia UPTC, empleando la técnica de videometría mediante el software de análisis de movimiento Kinovea.
1.1. Antecedentes
El análisis biomecánico en el deporte ha ido
evolucionando en los últimos años, debido al avance
tecnológico de software y hardware para tal fin, en lo que
respecta al voleibol se han realizado diversos estudios los
cuales se describen a continuación.
ISSN 2448-5551 EIM 91 Derechos Reservados © 2021, SOMIM
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En 2010 se realizó una investigación titulada
“Biomecánica de miembros superiores durante el saque
y el remate de voleibol”, donde se estudió con un sistema
tridimensional de digitalización automática de 240 Hz los diferentes tipos de saque y remate en 14 jugadoras
universitarias y con análisis multivariado de varianza y
análisis post - hoc mediante un t - test se determinaron
para comparar los parámetros cinéticos del hombro y el
codo, se realizó un análisis estadístico similar para la
cinemática de las extremidades superiores. [2]
En otra investigación desarrollada bajo esta temática,
realizada en el año 2013 bajo el título “Análisis
biomecánico de la ejecución técnica del gesto remate en
el equipo menores femenino perteneciente a la Liga
Risaraldense de voleibol”, se encontró que enseñar la
técnica del gesto utilizando el principio de progresiones metodológicas, teniendo en cuenta que aplicando este
principio se puede enseñar y corregir de manera más
eficiente la realización del gesto técnico en cada una de
sus fases. Esto debido a las observaciones que se
realizaron durante el estudio biomecánico a cada una de
las deportistas, en las cuales se evidenciaron algunos
errores en el desarrollo técnico del gesto del remate. [3]
En este orden de ideas, un estudio reciente llevado a cabo
en 2017 titulado “Caracterización cinemática 3D del
gesto técnico del remate en jugadoras de voleibol”, tuvo
como propósito caracterizar cinemáticamente el gesto técnico del remate en jugadoras de voleibol, para lograr
esto se analizaron 38 parámetros cinemáticos, entre ellos:
tiempos entre eventos, posición del centro de masas,
velocidades y altura del remate. Se describieron
parámetros como tiempo de vuelo, velocidad de
impulsión vertical, salida del balón y rango de
movimientos en brazo ejecutor, entre otros, con valores
cercanos a los publicados por otros autores. Dicho
estudio, permitió definir un protocolo y modelo de
informe como herramienta para el entrenamiento
personalizado en función de las deficiencias observadas
y para prevenir posibles lesiones a medio/largo plazo. [4] El voleibol clásico y el voleibol arena son similares en la
ejecución de sus gestos deportivos, lo que se evidencia
en la investigación publicada el 31 de marzo de 2019
llamada “comparación de técnicas de remate en voleibol
clásico y de arena” pero se encontraron diferencias
significativas en factores como la longitud media del
paso de giro, ángulos de rodilla, coxofemorales, entre
otros. [5]
Mediante el análisis biomecánico se ha podido mejorar la
evaluación técnica volviéndola más objetiva,
principalmente en deportes como el voleibol que en la mayoría de las veces solo se suele observar. Así se
evidencia en una investigación japonesa realizada en el
2019 denominada “cinemática del servicio flotante en
jugadoras de voleibol de élite” en donde las principales
variables examinadas fueron la velocidad de la mano del
brazo oscilante en el momento del impacto, la velocidad
lineal y angular de la pelota de voleibol después del
impacto, los ángulos articulares del brazo oscilante y el
torso, y el ángulo del segmento de la parte inferior del
torso durante el servicio de salto flotante. [6]
En Brasil, en el 2019 se hizo una revisión bibliográfica
titulada “Biomecánica de los fundamentos del voleibol: saque y ataque” en la que se presentaron los aspectos
cinemáticos y cinéticos de las fases del saque en
suspensión y del ataque, cuya conclusión fue que la
biomecánica merece ser utilizada durante las sesiones del
entrenamiento con el propósito de proporcionar un
mejoramiento en la ejecución del saque en suspensión y
del ataque. [7]
En el 2020 se publicó una investigación llamada
“revisión sistemática de la cinemática del remate de
voleibol: implicaciones para la práctica y la
investigación” en donde se demuestra que la altura de
salto depende de la velocidad del centro de masa y que la velocidad de la pelota está relacionada con las variables
de velocidad del brazo y el tronco del jugador, además
que el rendimiento de remates cruzados desde la posición
4 está asociado con la rotación del tronco del jugador. [8]
1.2. Objetivo
Generar curvas cinemáticas del gesto deportivo de saque con salto de jugadores de voleibol de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia UPTC, mediante la implementación de un protocolo de videometría, con el fin de ayudar al entrenador a determinar los principales factores que afectan negativamente en la ejecución del gesto y así trabajar en el mejoramiento de la técnica, eficiencia y rendimiento de los deportistas.
2. Cuerpo del documento
El saque del voleibol es la primera tarea ofensiva de este deporte y el remate es la base más decisiva para que un equipo logre la victoria. por lo que requieren una mayor atención para lograr una correcta ejecución, ya que generalmente estos gestos no se hacen de una manera eficiente hablando desde el punto de vista de la biomecánica. Lo anterior puede ser medianamente resuelto mediante la aplicación de videometría en la cual tanto entrenadores como deportistas pueden identificar el momento de la lesión a través de los videos e identificar sus posibles causas. Este proyecto plantea un tipo de investigación aplicada, explicativa, cuantitativa y cuasi experimental, que utiliza la combinación del método científico, el método experimental y el método hipotético-deductivo; con un seguimiento longitudinal de las variables.
ISSN 2448-5551 EIM 92 Derechos Reservados © 2021, SOMIM
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Figura 1 - fases del saque con salto en voleibol. [10]
Se cuenta con la participación de deportistas y el entrenador del equipo de voleibol de la UPTC Sede Duitama. Los deportistas se seleccionaron de acuerdo al nivel de experiencia y destreza (elite, amateur, en formación), según su edad y disponibilidad de tiempo. Inicialmente, los deportistas previamente seleccionados se capacitaron sobre el protocolo de evaluación del gesto deportivo que van a realizar, firmaron un consentimiento informado para la realización de mediciones como peso corporal y longitudes-perímetros de segmentos corporales, la grabación de las prácticas de entrenamiento y el uso ético-responsable de la información, así como de los resultados obtenidos en este proyecto, se tomó como muestra poblacional a 4 jugadores de sexo masculino y 4 femenino. Cabe resaltar que se hicieron 2 sesiones de grabación, con 4 jugadores cada una, aunque en ambas sesiones hubo una misma jugadora, por lo que fueron 7 jugadores. Tabla 1 – Población.
Jugadores de voleibol de la UPTC
Número
Equipo femenino 4
Equipo masculino 4
TOTAL 8
Posteriormente, se realizó una valoración biomecánica de los deportistas seleccionados. Se realizaron mediciones antropométricas de deportistas en cuanto a peso, altura, longitud y pesos de segmentos corporales, ángulos articulares máximos y mínimos, entre otras. Se determinaron los movimientos, ángulos, trayectorias, medidas, gestos, entre otros, que son de interés y que se deben estudiar y evaluar mediante la técnica de videometría, con el fin de mejorar la calidad de los gestos deportivos de los jugadores en competencia. Para la colocación de los marcadores anatómicos corporales, se tomó como referencia el protocolo de Davis [9]. Véase Fig. 1
Figura 2 - Posición de marcadores anatómicos corporales (a) frontal; (b) sagital;
Se hizo el montaje de cámaras de video (posterior y lateral derecho) en el coliseo y se procedió a realizar pruebas de calibración y grabación previas a las grabaciones con deportistas como se evidencia en la figura 3, se realizaron entrenamientos y prácticas de prueba y finales en el coliseo mayor de Duitama, con deportistas en donde se utilizaron cámaras de media-alta velocidad, marcadores anatómicos, cintas métricas, goniómetros, entre otros, a fin de recopilar información para generar el protocolo teórico experimental para registrar, medir y evaluar el gesto deportivo de cada uno de los jugadores seleccionados para el estudio.
Figura 3 - Montaje de cámaras
Luego se realizó el pos-procesamiento de los videos de los gestos deportivos de cada uno de los deportistas mediante el software Kinovea y se generaron los videos y curvas con trayectorias, curvas cinemáticas articulares de interés (ángulos de flexión y extensión, velocidades angulares y velocidades lineales), videos de cada prueba, entre otros, véase figura 4.
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Figura 4 - Interfaz gráfica del software Kinovea, al procesar video
Uno de los primeros resultados obtenidos de la investigación, es la identificación de las variables y parámetros biomecánicos requeridos para el completo estudio de la biomecánica del gesto deportivo de los jugadores tales como: Medidas antropométricas y goniométricas, movimientos angulares en los diferentes planos anatómicos, velocidades angulares y lineales de puntos anatómicos de interés. Luego, se diseñó un protocolo que usa la técnica de videometría para la evaluación de la calidad del gesto deportivo de los deportistas estudiados y se generó un conocimiento detallado de cada uno de los movimientos generales y específicos, así como de la técnica que rige el voleibol.
Figura 5 - Principales ángulos del saque con salto visto desde el plano lateral de jugador masculino, arrojados por el software Kinovea.
Figura 6 - Velocidades angulares de las principales articulaciones al ejecutar el saque con salto visto desde el plano lateral de jugador masculino, arrojadas por el software Kinovea.
Figura 7 - Velocidades lineales de los puntos donde están ubicados los marcadores anatómicos visto desde el plano lateral de jugador masculino, al ejecutar el saque con salto arrojadas por el software Kinovea. Se realizó el diseño de un reporte biocinemático que permite a entrenadores hacer la evaluación y monitoreo (cualitativo y cuantitativo) de la biocinemática de los deportistas estudiados), se generó información específica de cada uno de ángulos articulares y no articulares, que definen y caracterizan el gesto deportivo del voleibol sacando curvas promedio, pues por cada ejecución del gesto deportivo, se procesaron 10 videos por jugador, a lo que se hizo un promedio de curvas, como se ve en la figura 8.
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Figura 8 - Curvas promedio de ángulos del saque con salto visto desde el plano lateral de jugador masculino, arrojados por el software Kinovea.
La información anterior, dará lugar a una herramienta que será de gran ayuda para los entrenadores en los procesos de instrucción y formación de sus deportistas, lo cual generará a futuro un mejor rendimiento y desempeño de los deportistas en competencias profesionales.
3. Resultados
Luego de procesar videos, se obtuvieron los resultados durante la ejecución del gesto deportivo, que se consignan en las gráficas mostradas a continuación, en donde el ítem a.) hace referencia a los ángulos de las principales articulaciones, el ítem b.) contiene las velocidades angulares de las articulaciones y el ítem c.) muestra las velocidades lineales de los diferentes puntos de las articulaciones. Las tablas mostradas a continuación contienen medidas antropométricas de los jugadores que participaron en el estudio, cabe aclarar que María José participó en ambas sesiones de grabación, y para cuestión de análisis de datos se le pone el nombre de Majo para su segunda sesión de grabación. La desviación estándar estándar de la estatura fue de 9.58, mientras que el promedio fue de 175.14 cm.
Tabla 2. Medidas antropométricas, altura desde el suelo hasta las articulaciones en cm de algunos jugadores
Jugador Tobillo Rodilla
Cadera Hombro Codo Muñeca Estatura
Mario 14 57 105 152 117 94 187
Willy 13 56 96 147 115 89 181
Jesús 10.3 53.5 101 148 115 91.5 179
Camilo 13 56 100 149.5 115 86.5 183
Gina 11 46 96 139 108 84 164
Laura 11 49.5 96 139 109 85 168
María José 10.5 45.5 94 138 106 83 164
María 10.2 45 93.5 137 105 83 163
Promedio 11,8 51,93 98,29 144,64 112,14 87,57 175,14
Desviación
estándar
1,47 4,89 3,86 5,81 4,34 4,09 9,58
Fuente [Autores]
También se tomaron las longitudes de los segmentos corporales como brazo, antebrazo, pierna, entre otros.
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Tabla 3. Medidas antropométricas, longitud de los miembros corporales de algunos jugadores
Jugador Talla
calzado
EUR
Pierna Muslo Brazo Antebrazo Mano Ancho
hombro
Mario 42.5 46 54 33 32 18 56.5
Willy 40 45 51 33 30 17 55
Jesús 42 43.5 48.2 34 28.5 18 56
Camilo 43,5 44 50 37 30.5 20.2 57.5
Gina 36 33 47 30 23 16 45
Laura 36 39.3 48.5 39.5 25 17.5 45
María
José
36.5 35.5 49.5 31 27.5 16.5 43
María 36 35 49 30.5 27 16.5 42
Fuente [Autores] A continuación se muestran las curvas cinemáticas de los jugadores, en la sección a.) están los ángulos, se caracterizan por que la curva del hombro, que es la roja tiende a ser sinusoidal, en la sección b.) las velocidades angulares, algunas presentan picos exagerados, pero es error del dibujo que arroja el software, debido a que en esos puntos hubo que utilizar un ángulo nuevo, para poder captar la totalidad del movimiento de la articulación, eso mismo ocurre en la sección c.) que presenta las velocidades lineales, que se caracteriza principalmente por la velocidad de corrida, que se puede ver en la curva naranja, correspondiente a la cadera, que es en donde aproximadamente se ubica el centro de masa. El jugador Mario es más experimentado que el jugador Willy, por ende al momento de hacer los movimientos los hace de una manera más fluida, se puede ver en las figuras 10 y 11 a.) que en la curva roja correspondiente al hombro, se ve un movimiento sinusoidal para Mario y en cambio para Willy no se acopla bien, lo que afecta la potencia del saque.
La velocidad de corrida horizontal interviene de manera directa en la altura del salto y por ende en la potencia del mismo, por ejemplo, se pueden comparar las curvas de las figuras 13 y 14 c.) que corresponden a las jugadoras María José y Gina, la curva naranja corresponde a la cadera y es allí en donde aproximadamente se ubica el centro de masa, se ve que María José logra alcanzar una velocidad de hasta 4 m/s mientras que Gina de 3 m/s.
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3.1. MARIO
Figura 9 - Curvas cinemáticas del jugador Mario. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
3.2. WILLY
Figura 10 - Curvas cinemáticas del jugador Willy. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
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3.3. JESUS
Figura 11 - Curvas cinemáticas del jugador Jesus. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
3.4. CAMILO
Figura 12 - Curvas cinemáticas del jugador Camilo. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
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3.5. MARIA JOSE
Figura 13 - Curvas cinemáticas de la jugadora Maria José. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
3.6. GINA
Figura 14 - Curvas cinemáticas de la jugadora Gina. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
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3.7. LAURA
Figura 15 - Curvas cinemáticas de la jugadora Laura. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
3.8. MAJO
Figura 16 - Curvas cinemáticas de la jugadora Maria José. a) Ángulos, b) Velocidades angulares, c) Velocidades lineales
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4. Conclusiones
A través de la investigación realizada, se demostró que al aplicar la videometría para evaluar las principales variables biocinemáticas (ángulos, velocidades lineales, angulares, entre otras) en la ejecución del gesto deportivo del saque con salto en el voleibol, se genera un reporte que evidencia los datos cuantitativos y cualitativos, al generar curvas cinemáticas tanto de movimientos angulares articulares como de velocidades de, hombro, codo, muñeca, cadera, rodilla y tobillo de los deportistas hará que tanto entrenador como el deportista puedan identificar qué correctivos se deben realizar para tener unos gestos más eficientes a la hora de ejecutar el saque con salto, lo cual impactará de forma positiva en las competencias.
En la investigación realizada se demostró que existe una
serie de variables y eventos biocinemáticos dentro del
gesto de saque, que al tenerse en cuenta en los
entrenamientos mejorarán considerablemente la
ejecución del gesto deportivo como lo son los ángulos de
las articulaciones de tobillo, rodilla, codo y muñeca, las
velocidades lineales y angulares de tobillo, rodilla,
cadera, hombro, codo y muñeca. Con la información
cualitativa y cuantitativa de estas variables cinemáticas
se pueden identificar posibles fallas en la ejecución del
gesto deportivo de los jugadores de voleibol y proponer
posibles acciones correctivas.
Para logran un saque potente se debe realizar una
adecuada combinación y coordinación de movimientos
angulares articulares en los 3 planos corporales. Lo
anterior sumado a la sincronización con el movimiento
vertical del balón y la visualización de los oponentes en
la otra parte de la cancha.
Se encontró que el movimiento de hombro, codo y
muñeca que es fundamental en la ejecución del saque,
requiere de la medición de tres ángulos en un mismo
gesto debido a que, en el momento de la preparación para
el saque, se genera una rotación en la extremidad superior
dominante, debido a la naturaleza del movimiento del
tren superior. Por lo que en el procesamiento de los
vídeos en el software Kinovea se debe hacer un ajuste en
la medición para realizar la medición del ángulo articular
de forma correcta.
La información cualitativa y cuantitativa obtenida en este
estudio es un insumo importante para la comprensión del
saque en los jugadores de voleibol estudiados, la
determinación de la eficiencia de los deportistas en su
ejecución y en el diagnóstico de posibles fallas y acciones
correctivas en la técnica de los jugadores.
Agradecimientos
Los autores expresan su agradecimiento a los jugadores y al
entrenador (Profesor Luis Eduardo Silva Varcarcel) del equipo
de voleibol de la Universidad pedagógica y Tecnológica de
Colombia- UPTC Facultad Seccional Duitama por su
participación en este estudio, que se enmarca dentro del proyecto
de investigación con código SGI 2854 titulado
DETERMINACIÓN CUALITATIVA Y CUANTITATIVA DE
LA BIOCINEMÁTICA ARTICULAR DURANTE EL
SERVICIO Y EL REMATE DE JUGADORES DEL EQUIPO
DE VOLEIBOL DE LA UPTC MEDIANTE LA TÉCNICA DE
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL.
Se agradece también, al Instituto para la Educación Física, la
Recreación y el Deporte de la ciudad de Duitama, por prestar la
cancha de voleibol del Coliseo Cubierto Municipal para la
realización de las grabaciones, a la Diseñadora Industrial
Angélica María Ruiz Pinto por su apoyo en las grabaciones y a
los demás miembros del proyecto por su empeño y dedicación en
la ejecución de esta investigación.
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