Carga multidireccional y potencia mecánica: cómo medir el coste de cambiar de dirección

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Hannah Knowles y Codey Moran, Catapult Sports

Puntos clave:

• Captar la mitad de la demanda que se pasa por alto: los cambios de dirección representan aproximadamente la mitad de toda la demanda de aceleración en los deportes de equipo; sin embargo, los parámetros tradicionales basados en la velocidad no la tienen en cuenta en absoluto. La «carga multidireccional» aísla la aceleración lineal, la desaceleración lineal y la aceleración lateral para ofrecer una visión completa de la tensión mecánica.

• Un modelo biomecánico validado: el trabajo mecánico (kJ/kg) y la potencia mecánica (W/kg) cuantifican el coste físico del movimiento mediante un modelo de cuatro componentes que tiene en cuenta la mecánica horizontal, vertical, lateral y del balanceo de las extremidades. Esto garantiza que se puedan comparar, con precisión, tanto las carreras rápidas en línea recta como los ejercicios de juego en espacios reducidos.

• Ajustes en tiempo real y reincorporación objetiva al deporte: disponibles en tiempo real en el Vector S8 y tras la sesión en el Vector S7 sin necesidad de nuevo hardware, estos parámetros permiten a los profesionales modificar la intensidad de los ejercicios durante una sesión y hacer que los deportistas lesionados progresen en función de sus propios perfiles objetivos previos a la lesión.

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El seguimiento de los deportistas se ha basado en la posición, la velocidad y la aceleración lineal. Estas medidas describen la rapidez con la que se desplaza un deportista en la dirección en la que se dirige, y lo hacen bien. Lo que no reflejan es el cambio de dirección, que en los deportes de equipo representa aproximadamente la mitad de toda la exigencia de aceleración.

Esa brecha tiene consecuencias a las que se enfrenta un profesional cada semana. Dos ejercicios resultan idénticos en cuanto a distancia y carrera a alta velocidad, pero es evidente que no se trata de la misma sesión. Un bloque de entrenamiento parece bien dosificado en cuanto a volumen, pero no se asemeja a la competición. Un deportista supera todos los criterios de reincorporación al juego basados en la carrera y, aun así, no parece moverse bien al girar. En cada caso, la información relevante nunca se midió, por lo que la cuestión solo pudo resolverse a ojo.

Catapult va a lanzar más de 30 nuevos parámetros para cubrir esa laguna. La «carga multidireccional» distingue entre las dos acciones que realiza un cuerpo al acelerar: cambiar de velocidad y cambiar de dirección. El «trabajo mecánico» y la «potencia mecánica» describen el coste físico de ambas acciones. Juntos muestran de dónde procedía la demanda, cuál fue su magnitud y el esfuerzo que realizó el deportista. Están disponibles en tiempo real durante la sesión en el Vector S8 y tras la sesión en el Vector S7, calculados a partir de los datos de posición que tus dispositivos ya recogen.

A continuación se explica cómo se han obtenido, cómo se han validado, qué información proporcionan y cómo configurarlos.

Por qué los indicadores basados en la velocidad no detectan un giro

La aceleración, tal y como se mide habitualmente, es la rapidez con la que cambia la velocidad de un deportista. La velocidad es una cifra única sin dirección, por lo que cualquier aceleración calculada a partir de ella solo puede indicar si un deportista acelera o desacelera.

Pero en física, la aceleración es cualquier cambio en el movimiento, y eso incluye un cambio de dirección. Piensa en un coche que toma una rotonda a una velocidad constante de 40 km/h. El velocímetro no se mueve, pero todos los que van dentro sienten un empuje lateral. Ese empuje lateral es la aceleración, y es precisamente lo que una cifra basada en la velocidad no puede reflejar.

Lo mismo ocurre con los deportistas. Si alguien gira a una velocidad constante, el indicador marca cero. Si alguien frena al iniciar un giro, el indicador registra el frenazo, pero no el giro en sí.

Imaginemos a un atleta que recorre un círculo de 10 m a una velocidad constante de 5 m/s. Un indicador basado en la velocidad marcaría cero durante toda la vuelta. En realidad, el atleta está empujando contra el suelo para mantener esa curva a 2,^{5 m/s²} durante todo el esfuerzo, y nada de eso se registra. Si combinamos el giro con cualquier aceleración o desaceleración, obtenemos la aceleración total o resultante.

División de la aceleración en dos canales: lineal y lateral

Si a la velocidad le sumamos la dirección del movimiento, la aceleración se divide de forma natural en dos partes.

La aceleración lineal (tangencial) es el aumento o la disminución de la velocidad en la dirección en la que se desplaza el deportista. Es positiva cuando se acelera y negativa cuando se frena, y es el aspecto que ya recogen los parámetros basados en la velocidad.

La aceleración lateral (centrípeta) es el cambio de dirección, el empuje lateral que se produce a lo largo de la línea de desplazamiento. Es nula en un tramo recto, y es el aspecto que pasan por alto los indicadores basados en la velocidad.

Juntas dan la aceleración total (resultante), es decir, la intensidad con la que el deportista acelera en cada momento, independientemente de la dirección en la que se mueva.

En una curva tomada a velocidad constante no hay aceleración lineal. Las flechas naranjas representan la aceleración lateral: la fuerza que provoca el cambio de dirección, que las métricas basadas en la velocidad no tienen en cuenta.

El mismo circuito multidireccional de 45 segundos representado de tres formas diferentes. La aceleración lineal (izquierda) se ilumina en los puntos en los que el deportista acelera y desacelera; la aceleración lateral (centro), en los puntos en los que cambia de dirección; y la resultante (derecha) combina ambas. El color marca los valores superiores a 2 m·s⁻².

Si se comparan el panel de la izquierda y el del centro, la conclusión salta a la vista. Los dos canales muestran partes casi totalmente diferentes del mismo circuito, y todo lo que muestra el panel del centro corresponde al esfuerzo que realizó el deportista y que ninguna métrica existente registró.

Hay dos factores que determinan la aceleración lateral que genera un giro: la velocidad a la que va el deportista y el radio del giro. La velocidad es el factor que más influye: si se duplica, la aceleración lateral se multiplica por cuatro, mientras que si se reduce a la mitad el radio del giro, solo se duplica.

Aceleración lateral, m/s². Un guion indica un giro demasiado cerrado como para mantenerlo a esa velocidad.

Se trata de una herramienta de entrenamiento. Dado que la aceleración lateral aumenta con el cuadrado de la velocidad y disminuye a medida que se amplía el giro, un entrenador que desee aumentar la exigencia en los cambios de dirección dispone de dos opciones con consecuencias muy diferentes. Reducir la distancia entre los puntos de la cuadrícula aumenta la exigencia de cada giro, pero mantiene bajas las velocidades de carrera. Ampliarla y aumentar la velocidad de entrada aumenta la exigencia lateral, al tiempo que se mantiene la exposición a altas velocidades. Se trata de sesiones diferentes con costes distintos y, hasta ahora, no existía ningún indicador que permitiera saber cuál de ellas se había llevado a cabo realmente.

Qué indica la «carga multidireccional» y cómo se relaciona con la «carga de aceleración»

Al integrar la aceleración a lo largo del tiempo se obtiene la carga en unidades arbitrarias, en la misma escala que la métrica «Carga de aceleración» que ya se utiliza. Actualmente, la «Carga de aceleración» es un valor absoluto que combina la aceleración y el frenado. La «Carga multidireccional» va más allá: es una única cifra que recoge la aceleración, la desaceleración y los cambios de dirección, y que luego puede desglosarse en cada uno de esos componentes.

Conviene dejar claro cómo afecta esto a una cifra que ya utilizas. Los componentes lineales, en su conjunto, concuerdan con tu «carga de aceleración» actual. No ha cambiado nada en cuanto a cómo se miden la aceleración y el frenado. Se han separado en costes distintos y se ha añadido un tercer componente junto a ellos.

La forma en que se dividen los canales depende casi por completo de lo que esté haciendo el deportista:

Los extremos son intuitivos. Una carrera de 20 m es casi totalmente lineal, mientras que una carrera en círculo es casi totalmente lateral. La parte útil es todo lo que hay entre medias, porque eso es en lo que realmente se basan las sesiones, y la combinación que se da en una carrera en curva o en zigzag no es algo que cualquiera pueda estimar de forma fiable a simple vista. En cuatro deportes de equipo, la carga lateral representa entre el 42 % y el 53 % de la carga multidireccional total durante los partidos.

De la carga al esfuerzo: el coste físico y el modelo biomecánico que lo explica

La «carga multidireccional» en unidades arbitrarias describe la dirección y la distribución de la demanda de aceleración. El «trabajo mecánico» describe su magnitud física, en kilojulios por kilogramo de masa corporal (kJ/kg).

El «trabajo mecánico» de Catapult se deriva de un modelo biomecánico de cuatro componentes, basado en investigaciones revisadas por pares (Gray et al., 2018, 2023). El modelo tiene en cuenta cuatro exigencias mecánicas distintas y las combina en un único valor de «trabajo mecánico»:

• Horizontal: acelerar y desacelerar en la dirección de la marcha
• Vertical: el rebote de cada zancada, al subir y bajar el cuerpo
• Extremidades: balancear los brazos y las piernas con cada zancada
• Movimiento lateral: cambio de dirección: el trabajo de lado a lado

Dado que el modelo tiene en cuenta por separado el frenado y los giros, recoge dos parámetros que los enfoques basados en una sola cifra combinan. La velocidad y la aceleración del dispositivo se han validado comparándolas con los datos de captura de movimiento de Vicon en un estudio publicado (Ellens et al., 2025). Desde entonces, los canales de aceleración lineal y lateral se han comprobado según el mismo criterio, y los resultados completos se publicarán en un próximo informe técnico.

La inclusión de las extremidades es lo que distingue a un modelo biomecánico de un simple producto de la aceleración y la velocidad. El movimiento oscilante de brazos y piernas es un trabajo que no se refleja en la aceleración de todo el cuerpo, pero que representa una parte sustancial del total a velocidades de carrera (Minetti, 1998). Un modelo que no incluya un término correspondiente a las extremidades no tiene forma de tenerlo en cuenta. Esto es importante para la interpretación y no solo para la precisión. Sin un término correspondiente a las extremidades, la carrera rápida en línea recta se subestima, por lo que una sesión de carrera a alta velocidad puede parecer menos intensa, en comparación con un partido en campos reducidos, de lo que realmente es. Esa es precisamente la comparación para la que se utilizan estas cifras. 

Expresado en forma de tasa, el mismo cálculo da como resultado la potencia mecánica en vatios por kilogramo (W/kg). Los datos facilitados abarcan desde el trabajo mecánico total (kJ/kg) y el trabajo mecánico por minuto (kJ/kg/min) hasta la potencia mecánica media y máxima (W/kg), y la potencia instantánea por muestra está disponible tras la sesión.

Carga multidireccional a lo largo de todo el partido

Las nuevas métricas de «carga multidireccional» y «potencia mecánica» se suman a las métricas ya existentes, como la distancia y la carrera a alta velocidad, por lo que pueden añadirse a los informes actuales de partidos y entrenamientos, en lugar de sustituirlos.

En un partido completo, este mismo desglose ofrece un perfil direccional por deportista. En el caso del delantero que se muestra, la carga multidireccional total de 5.708 AU se desglosa en 1.312 AU de aceleración lineal, 1.254 AU de desaceleración lineal y 3.142 AU de carga lateral, repartidas en 1.507 a la izquierda y 1.635 a la derecha. Más de la mitad de la demanda de aceleración de este deportista se situó en un rango que ninguna métrica de distancia o velocidad recoge.

La potencia mecánica se presenta en bandas de intensidad configurables, de modo que los profesionales pueden establecer umbrales que se adapten a su deporte y a su población de deportistas, para luego realizar un seguimiento de la distancia y el tiempo acumulados en cada una de ellas. En la sesión que se muestra, el 59 % del tiempo se sitúa por debajo de 2,5 W/kg y el 5 % por encima de 12,5 W/kg. Esa distribución es la que permite confirmar que un ejercicio alcanza la intensidad prevista y distinguir una reducción de la intensidad de una reducción del volumen.

En directo desde el Vector S8: cambiar el taladro en lugar de revisarlo

En cualquier otro sistema, se trata de cifras que el profesional consulta una vez finalizada la sesión, momento en el que ya es demasiado tarde para modificar el ejercicio que las ha generado. Con Vector S8, estas cifras aparecen en pantalla mientras se realiza el ejercicio. El profesional puede ver el pico en el minuto y los componentes de carga que se van acumulando en tiempo real.

Su aplicación práctica consiste en comprobar la intensidad en función del tiempo que queda para actuar. Si la potencia mecánica no ha alcanzado el rango previsto en la tercera repetición, el ejercicio no va a cumplir el objetivo para el que se prescribió y se puede prolongar o acortar antes de dedicar el resto de la sesión a él. Lo mismo ocurre con un paso de reincorporación al juego, en el que la acumulación de carga lateral por cada lado indica si un deportista está alcanzando la exposición prescrita, mientras que el paso aún puede confirmarse o mantenerse.

Lo que cambia es el momento, más que el contenido. El número de la sesión anterior determina la siguiente sesión. Un número en tiempo real modifica la siguiente repetición.

Cuatro formas en que los profesionales lo utilizarán

Diseñar ejercicios en función de las exigencias de movimiento de la competición. Un partido tiene un patrón de carga, es decir, cómo se distribuye la carga multidireccional entre la aceleración, el frenado y los cambios de dirección. La semana de entrenamiento también tiene uno. Si comparamos ambos patrones, por equipo, posición o deportista, la cuestión de la especificidad se convierte en una comparación más que en una opinión.

Cuantificación de la exposición a los cambios de dirección. La misma comparación se puede aplicar a nivel de ejercicio. Tomemos dos ejercicios de la misma duración y distancia: uno en espacio abierto y otro en una cuadrícula estrecha. En cuanto a distancia y velocidad, pueden parecer idénticos. La carga lateral, la carga lateral elevada y el trabajo mecánico permiten diferenciarlos, y los tiempos parciales de los ejercicios muestran en qué momento de la sesión se concentra la exigencia.

Comprobar si un bloque de entrenamiento está dando resultado. La distancia y la carrera a alta velocidad pueden mantenerse estables semana tras semana, mientras que la carga lateral y la carga lateral elevada aumentan. Se trata de la exposición a los cambios de dirección sobre una base de carrera estable, algo que los parámetros basados en la velocidad pasarían por alto por completo. Esto muestra si un bloque está proporcionando la progresión prevista.

Reincorporación progresiva al juego basada en parámetros objetivos. La reincorporación al juego suele pasar de la carrera en línea recta a cambios de dirección progresivos, para luego pasar a situaciones similares a las de un partido. Cada paso se ha evaluado habitualmente a simple vista, basándose en el plan de progresión y en la calidad del movimiento. La «carga lateral» muestra el nivel de exposición a los cambios de dirección que un deportista soporta en cada paso; la «carga lateral elevada», la proporción de giros bruscos que realiza; y la «potencia mecánica», el esfuerzo que realiza al hacerlo. Al compararlo con el perfil del propio deportista antes de la lesión, se observa que el deportista progresa según estos parámetros, y no solo en términos de tiempo transcurrido.

Dónde aparecen las métricas: dispositivos, plataformas y disponibilidad

Todas las métricas se calculan a partir de los datos de seguimiento que los dispositivos ya recopilan, por lo que no se necesita ningún hardware nuevo ni se requiere ningún cambio en la configuración de los dispositivos ni en el flujo de trabajo.

Vector S8 (nivel Pro): en directo durante la sesión, en la consola de OpenField y en Vector Live, así como tras la sesión.

Vector S7 (nivel Pro): tras la sesión, en la consol OpenField y en la nube.

Configuración de las bandas de potencia

La potencia mecánica se clasifica en hasta ocho bandas configurables, distribuidas en dos conjuntos. El conjunto absoluto utiliza umbrales fijos idénticos para todos los deportistas, lo que mantiene una escala constante en todo el equipo y resulta adecuado para la comparación de ejercicios y la elaboración de perfiles por posición, además de para describir las exigencias de los partidos. El conjunto relativo aplica umbrales expresados como una proporción del máximo de cada deportista, lo que resulta adecuado para la reincorporación al juego y las prescripciones individuales. Al igual que con la velocidad máxima, OpenField notifica a los usuarios cuando un deportista registra un nuevo máximo de potencia mecánica, y el perfil se puede actualizar desde la notificación para que las bandas relativas se mantengan al día. Cada banda registra la duración y la distancia, tanto en valores brutos como en porcentajes.

Lo que el modelo supone y lo que no tiene en cuenta

El trabajo mecánico y la potencia mecánica se expresan por kilogramo de masa corporal, lo que permite comparar directamente a deportistas de diferentes tamaños. Los valores absolutos se indican junto a ellos para responder a preguntas sobre la potencia total, en lugar de la demanda en relación con el tamaño corporal.

Se trata de medidas externas, calculadas a partir de la forma en que el deportista se desplaza por el suelo. No tienen en cuenta las colisiones ni los contactos, no distinguen entre los distintos tipos de acción muscular y no describen el coste fisiológico interno de una sesión.

Resumen sobre la carga multidireccional y la potencia mecánica

La «carga multidireccional» indica cuánta aceleración se ha producido durante una sesión y de dónde procedía: aceleración, frenada o cambio de dirección. El «trabajo mecánico» indica el esfuerzo físico que ello ha supuesto para el deportista. La «potencia mecánica» indica la intensidad con la que se estaba esforzando en cada momento.

Lo cual convierte las tres situaciones mencionadas al principio de este artículo en preguntas con respuesta. Los dos ejercicios que arrojaron resultados idénticos en cuanto a distancia se diferencian en la carga lateral y el trabajo mecánico, y los desgloses de los ejercicios muestran en qué momento de la sesión se produjo la diferencia. El bloque que parecía bien dosificado en cuanto a volumen puede compararse con la firma de carga propia del partido, posición por posición, en lugar de basarse en una mera opinión. El deportista que cumple todos los criterios de carrera pero no parece estar bien al girar ahora puede evaluarse según el parámetro que realmente importa: la carga lateral, comparándola directamente con su perfil anterior a la lesión.

El cambio de dirección siempre ha sido la mitad de lo que se exige en los deportes de equipo. Ahora es la mitad de lo que se mide.

Referencias

Minetti, A. E. (1998). Una ecuación modelo para la predicción del trabajo mecánico interno de la locomoción terrestre. J Biomech 31(5):463-468.

Ellens, S., Moran, C. y Varley, M. C. (2025). «Validez concurrente y fiabilidad entre dispositivos del dispositivo GNSS « Catapult Vector S8». PLoS One 20(10):e0333792.

Gray, A. J., Shorter, K., Cummins, C., Murphy, A. y Waldron, M. (2018). Modelización de la energía del movimiento mediante dispositivos de posicionamiento global en deportes de equipo de contacto: limitaciones y soluciones. Sports Med 48:1357-1368.

Gray, A., Andrews, M., Waldron, M. y Jenkins, D. (2023). Un modelo para calcular las exigencias mecánicas de la carrera sobre terreno firme. Sports Biomech 22(10):1256-1277.