En el mundo deportivo profesional actual, los directores técnicos priorizan la toma de decisiones basada en datos, junto con el entrenamiento y el coaching tradicionales. Los sensores de monitoreo de atletas lideran la vanguardia de esta revolución. Los sensores ayudan con la prevención de lesiones, la gestión de la recuperación, la evaluación de la salud, y la evaluación y optimización del rendimiento.
En este artículo se exploran los diferentes tipos de sensores que se utilizan en los dispositivos de monitoreo de atletas que permiten a los entrenadores, atletas y preparadores físicos maximizar el rendimiento de un atleta.
Acelerómetros maximizan el rendimiento e identifican lesiones
Prácticamente todos los tipos de sensores de movimiento utilizan acelerómetros. En los deportes, los acelerómetros se utilizan en dispositivos con unidad de monitoreo inercial (IMU, por sus siglas en inglés) para ayudar a cuantificar la preparación, la capacidad de respuesta y la fatiga de los atletas. Los dispositivos con IMU pueden revelar movimientos discretos y proporcionar análisis biomecánicos en actividades como correr, andar en bicicleta, nadar o rastrear pasos.
Por ejemplo, al comienzo de una sesión de entrenamiento de running, un acelerómetro puede monitorear la zancada de un corredor y el control de su cuerpo en una zancada. Un aumento en las cargas inerciales durante una zancada puede indicar los niveles de fatiga de un atleta durante la carrera. El software sofisticado se combina con acelerómetros para establecer modelos de entrenamiento mediante el uso de datos de atletas y proporcionar regímenes de entrenamiento optimizados.
Acelerómetros de monitoreo de atletas como el ADXL362 normalmente utilizan tasas de muestra de kHz para proporcionar datos de alta precisión y funcionan con baja potencia para maximizar la duración de la batería.
También se colocan acelerómetros dentro de cascos y artículos para la cabeza para detectar impactos fuertes y predecir lesiones. En la National Football League (NFL), los sistemas de protectores bucales utilizan acelerómetros para recopilar datos cinemáticos de la cabeza de los jugadores individuales. Estos datos revelan qué tan rápido y en qué dirección se mueve la cabeza de un jugador durante un impacto, lo que ayuda a detectar conmociones cerebrales y monitorear los datos del impacto a lo largo del tiempo. Los ingenieros de la NFL también puede utilizar estos datos para analizar los impactos que se experimentan según la posición y trabajar con los fabricantes de cascos para crear protección para la cabeza específica para la posición que sea una mejor defensa contra diferentes tipos de impacto.
GPS o GNSS rastrean la velocidad y distancia de los atletas
Si bien los acelerómetros rastrean el recuento de pasos, los sensores de movimiento GPS o GNSS son la mejor manera de rastrear la distancia recorrida y la elevación de los atletas. Los sensores GPS y GNSS son rastreadores de actividad comunes para deportes profesionales y amateurs, que se usan en el cuerpo o en equipamiento especializado. Los rastreadores de actividad populares, como los relojes Garmin, Fitbit y Apple, se usan en la muñeca de un atleta y utilizan sensores GPS o GNSS para rastrear la velocidad, la distancia recorrida y la elevación de un atleta.
Otros dispositivos, como los dispositivos de ciclismo Garmin, se pueden "usar" en el manillar de una bicicleta para ayudar al ciclista a navegar, rastrear su velocidad y proporcionar información de monitoreo del rendimiento mediante sensores GPS. Al rastrear la velocidad, la inclinación y la distancia, la información sobre la resistencia y la producción de potencia del ciclista ayuda a calcular la carga de entrenamiento óptima y el rendimiento en tiempo real.
Receptores de GPS y GNSS que pueden funcionar con baja potencia, como TESEO-LIV3R, son comunes en los dispositivos de monitoreo de atletas. Normalmente, los receptores de GPS son los sensores que más energía consumen en un dispositivo de monitoreo de atletas.
Sensores de frecuencia cardíaca
El sensor de monitoreo de frecuencia cardíaca es quizás el sensor más importante para proporcionar estadísticas de rendimiento individualizadas. Los monitores ópticos de frecuencia cardíaca son los monitores de frecuencia cardíaca más comunes que se utilizan en dispositivos portátiles de monitoreo de atletas. La monitorización óptica de la frecuencia cardíaca (HRM, por sus siglas en inglés), también conocida como fotopletismografía (PPG, por sus siglas en inglés), es una tecnología compleja que ahora es común en relojes de pulsera y dispositivos portátiles para el pecho.
Los monitores de frecuencia cardíaca monitorizan la intensidad del ejercicio y pueden calcular las zonas de intensidad de la frecuencia cardíaca, la variabilidad de la frecuencia cardíaca, el gasto calórico, la eficiencia cardíaca y la carga de entrenamiento general. Cuando se combinan con otros datos de sensores, como la distancia, inclinación y velocidad, los datos de la frecuencia cardíaca pueden ayudar a determinar el estado general del entrenamiento y rastrear el rendimiento del atleta a lo largo del tiempo.
El fútbol profesional ofrece un ejemplo popular de esta combinación. Los jugadores llevan un peto con monitor de frecuencia cardíaca y rastreador GPS STATSports aprobado por la FIFA durante entrenamientos y partidos. Estos datos ayudan a los directores técnicos a optimizar la carga de entrenamiento y la salud de los jugadores el día del partido al rastrear la intensidad de ejercicio individual de cada atleta y el esfuerzo general del equipo. Dispositivos HRM ópticos, como la serie Si117x/8x, se pueden usar sobre la superficie de la piel y proporcionan un método no invasivo para detectar el pulso del usuario.
Monitores de oxígeno en la sangre y sensores de lactato
Al igual que un monitor de frecuencia cardíaca, los sensores de oxígeno en la sangre y lactato pueden proporcionar información detallada sobre el rendimiento de un atleta a lo largo del tiempo. Esta información es más valiosa en deportes de resistencia como running y ciclismo, donde los atletas pueden ejercitarse durante varias horas sin pausa.
El oxígeno es fundamental para la respiración celular, que es la manera en que los atletas se ejercitan fundamentalmente a nivel celular. El monitoreo de los niveles de saturación de oxígeno en la sangre en los atletas es esencial para los atletas de resistencia, especialmente para aquellos que entrenan a grandes altitudes donde hay menos oxígeno disponible. Si los niveles de oxígeno de un atleta bajan demasiado, los niveles de lactato en la sangre pueden aumentar, lo que disminuye así la eficacia de su entrenamiento o dificulta el rendimiento en competencia.
Históricamente, los sensores de lactato en la sangre han requerido una muestra de sangre mediante un pinchazo en el dedo. Sin embargo, los monitores portátiles no invasivos que miden los niveles de lactato en el sudor se están volviendo populares, a pesar de la incertidumbre sobre las correlaciones entre los niveles de lactato en el sudor y en la sangre. El umbral de lactato de un atleta es el punto en el que el lactato comienza a acumularse en la sangre, lo que es una indicación de sobreesfuerzo que reduce el rendimiento. Para maximizar el entrenamiento y el rendimiento, los atletas pueden utilizar monitores continuos de lactato en la sangre para optimizar su carga de entrenamiento. Si entrenan demasiado duro, pueden disminuir su carga para ejercitarse por más tiempo.
Sensores ambientales: sensores de temperatura, humedad y altitud
Los sensores ambientales son útiles para crear modelos de rendimiento de los atletas para adaptar los programas de entrenamiento. Por ejemplo, entrenar en ambientes cálidos y húmedos hace que el cuerpo desvíe el oxígeno de los músculos que trabajan para ayudar a mantener el cuerpo fresco, lo que reduce el rendimiento. En temperaturas más altas, algunos corredores profesionales pueden reducir su ritmo en más de un 10 % para compensar la caída en el suministro de oxígeno muscular. Lo mismo ocurre en elevaciones más altas debido a una disminución general en la disponibilidad de oxígeno.
Sin embargo, los atletas a menudo entrenan en el calor y en altitud intencionalmente para aumentar las proteínas de choque térmico, y producir más volumen de plasma sanguíneo, lo que facilita que el cuerpo humano se siga ejercitando, mientras elimina el calor de manera más eficaz. Esta eficacia del oxígeno en la sangre se puede estimar mediante modelos de rendimiento cuando se combina con el rastreo del rendimiento (como la velocidad y la frecuencia cardíaca) y los datos ambientales. Por ejemplo, los relojes inteligentes Garmin rastrean el VO2 Max (eficiencia en el uso de oxígeno) y la aclimatación al calor de los atletas para ayudar a optimizar su carga de entrenamiento y recuperación.
Sensores de temperatura, humedad y presión como el BME280 deben ser pequeños y con eficiencia energética para ser adecuados para dispositivos portátiles que funcionan a batería. En algunos casos, como el Garmin Fenix 6X Pro, el sensor de temperatura está probablemente integrado dentro de la MCU, lo que reduce así la demanda de espacio.
Los sensores rastrean el futuro del atletismo
La tecnología de sensores avanzada en los deportes allana el camino para el éxito de los atletas individuales y en equipo. Los sensores de monitoreo de atletas son herramientas invaluables que ayudan a prevenir lesiones y aumentar el rendimiento. Cuando se combinan con software, datos y conocimiento humano, los sensores brindan una ventaja competitiva en prácticamente todos los deportes.
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