Plataformas de Fuerza: Fundamentos y Aplicaciones
Las plataformas de fuerza son instrumentos que permiten medir directamente la fuerza ejercida sobre una superficie, descomponiéndola en sus distintas direcciones y determinando las coordenadas de cada una de ellas. Utilizan captadores de fuerza, generalmente cuatro sensores ubicados en las esquinas, cada uno basado en una célula de carga. Estas células se deforman al aplicarles una carga, midiendo la fuerza a través de la variación en la intensidad de la electricidad. La obtención de minivoltios permite determinar la fuerza aplicada. Este proceso electromecánico requiere obligatoriamente la aplicación de procesos de control biomecánico.
Tipos de Plataformas de Fuerza
- Extensiométricas: Plataforma rígida de acero montada sobre 4 columnas donde se ubican las galgas extensiométricas.
- Piezoeléctricas: Formada por 3 anillos de cerámica, su funcionamiento se basa en un principio físico específico.
Método de Funcionamiento
- Pesaje del sujeto.
- Establecer parámetros:
- Tiempo de duración: 5 s
- Frecuencia: 100 Hz
- Tipo de acción: deporte, marcha
- Número de plataformas: estabilometría general
El funcionamiento se fundamenta en las leyes de Newton:
- 1ª LEY DE NEWTON: Si Σ F = 0, el cuerpo permanece en reposo o, si está en movimiento, continúa con v = cte.
- 2ª LEY DE NEWTON: Las aceleraciones tienen la misma dirección y sentido de la fuerza que las produce. Si se ejerce una fuerza en sentido contrario al movimiento, se produce una aceleración negativa que disminuye el módulo de la velocidad. En el salto vertical se ponen en juego dos fuerzas: las fuerzas musculares (Fm) de los extensores de la rodilla y el peso (W). Tienen dirección vertical y sentidos contrarios. El valor de la resultante de estas fuerzas puede ser:
- Fm + (-W) = 0 → Fm = W: El cuerpo permanecerá en reposo.
- Fm + (-W) > 0 → Fm > W: La resultante está dirigida hacia arriba, se produce una aceleración positiva. Los músculos extensores de la rodilla se extienden. La extensión es la consecuencia de la contracción excéntrica de los flexores de la rodilla.
- Fm + (-W) < 0 → Fm < W: Se produce una aceleración negativa. La flexión se produce como consecuencia de la inhibición de la capacidad de los extensores de la rodilla.
- 3ª LEY DE NEWTON: Principio de acción y reacción: si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero otra igual y de sentido contrario (reacción).
La masa es la magnitud relacionada con la inercia de un cuerpo, es decir, con la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento de traslación.
El peso es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos.
Aplicaciones de la Plataforma de Fuerza
El centro de presión es donde se aplica la resultante de las fuerzas externas. En el contexto del voleibol, este sistema puede indicar con exactitud la fuerza de los saltos, la correcta ejecución de la técnica (CCM o SCM), la calidad de la caída, e incluso simular diferentes terrenos de juego (césped, cemento, suelo normal). Permite determinar el punto de aplicación de la fuerza, la proyección del salto (altura alcanzada), la cantidad de fuerza en un instante concreto y el tiempo de salto. Con esta información, se pueden aplicar planes de entrenamiento para aumentar el salto. Se obtiene un gráfico que permite visualizar la evolución del centro de fuerza (donde se ejerce la fuerza), con una gráfica por cada eje. También se pueden obtener gráficas sobre la evolución del centro de presión, midiendo las coordenadas respecto al centro de la plataforma o respecto a la coordenada inicial del centro de presión. En la recepción, la oscilación del centro de fuerza es mucho más brusca, incluso puede haber un bucle, y la velocidad es mucho mayor.
Práctica de Estabilometría
La estabilometría es la rama de la biomecánica que se ocupa del análisis de la estabilidad postural con el objetivo de investigar los mecanismos del control postural.
Las posturas se analizan en función de la eficiencia, confort y resistencia a la fatiga, y se miden a través de la plataforma de fuerzas.
Una plataforma de fuerzas es un soporte instrumentado con captadores de fuerza que permite medir directamente la fuerza que se ejerce sobre la superficie, descomponerla en las distintas direcciones y conocer las coordenadas de cada una de ellas.
Problema Motor y Control Postural
El sistema nervioso central debe regular los efectores (músculos tibial anterior y gemelos) para que los momentos de la fuerza de reacción y de la fuerza peso no provoquen la salida del centro de masas de la base de sustentación. Es decir, regula el centro de presión del sujeto para evitar que el centro de masas salga de los límites, provocando un problema de estabilidad. El estudio del desplazamiento del centro de presión en los ejes anteroposterior y mediolateral proporciona información sobre la capacidad de control postural del sujeto.
Como procedimiento metodológico orientado a caracterizar el control de la estabilidad postural, se basa en la medición del movimiento del centro de presión sobre la base de sustentación. La dinámica del centro de presión es fundamental para caracterizar la posición de una persona. El centro de presión es donde se aplica la resultante de las fuerzas externas.
Método de Estabilometría
1ª Parte: Evaluación
- Se pesa al sujeto.
- Se ajusta el programa (test de Romberg): t = 20 s; f = 50 Hz.
Durante 20 s, el sujeto debe intentar mantener la postura erguida lo máximo posible, fijando la vista en un punto fijo. El aparato registra las nuevas coordenadas cada 20 ms y se obtiene un estabilograma.
Se adoptan diversas posturas:
- Normal: Apoyando las dos piernas sobre la plataforma de fuerzas y fijando la vista sobre un punto, intentando permanecer inmóvil durante 20 segundos.
- Ojos cerrados: No hay feedback visual (el centro de presión sufre un leve desplazamiento sobre la superficie de apoyo).
- Ojos abiertos y una pierna sola: En este caso, se reclutan fibras motoras que antes no se utilizaban, lo cual produce un temblor que genera una mayor oscilación del centro de posición, sobre todo en el eje Y (lateralmente) debido a la falta de apoyo de la otra pierna.
- Ojos cerrados y una pierna: Se observa una oscilación significativa del centro de presiones, al eliminar el feedback visual y reducir la base de sustentación.
- Ojos abiertos, dos piernas sobre espuma: Se coloca una espuma sobre la plataforma de fuerzas con la finalidad de alterar la percepción del sujeto al no encontrarse sobre una superficie rígida. De esta forma, se mide la propiocepción del sujeto al no recibir la fuerza de reacción de la misma manera.
- Ojos abiertos/cerrados y una pierna sobre espuma: El centro de presión varía mucho tanto en amplitud como en frecuencia.
2ª Parte: Entrenamiento del Control Postural
Se van encendiendo paulatinamente unas luces y el sujeto debe proyectar su centro de presiones hacia esos círculos.
El aparato mide los tiempos que tarda en ir de una luz a otra e informa de la calidad de la ejecución.