Sistema de entrenamiento para la pr
´
actica de
t
´
ecnicas de golpe en artes marciales
Training system for the improvement of striking techniques in martial arts
Melisa Kuzman
†1
, Juan Manuel L
´
opez
†2
and Mart
´
ın Igart
´
ua
†3
†
Departamento de Electr
´
onica y Computaci
´
on, Universidad Nacional de Mar del Plata
Juan B. Justo 4302, Mar del Plata, Argentina
1
melisakuzman@fi.mdp.edu.ar
2
juanml@fi.mdp.edu.ar
3
migartua@fi.mdp.edu.ar
Abstract—This article shows the principles for the
development of a training system, aimed to combat sports
practitioners and martial artists. This system provides a tool
for the refinement of different striking techniques and let
the user gain confidence before attempting breaking wooden
boards. Also, it provides a tool that allows the improvement of
the time that takes to execute a technique. This time is directly
related to the reaction time of the practitioner. In this article
are covered aspects related to the design of the embedded
acquisition circuit, data processing and the final presentation
to the user, but also shows the construction and use of the
Charpy impact tester as a tool for the calibration of the system.
Keywords: Charpy; strike; punching-shield; FSR; training.
Resumen— En este art
´
ıculo se presentan las bases para el
desarrollo de un sistema de entrenamiento para deportes de
combate y artes marciales, cuya finalidad es brindarles a los
practicantes una herramienta para perfeccionar diferentes
t
´
ecnicas de golpe y adquirir la pr
´
actica necesaria previa a
la rotura de tablas de madera. Adem
´
as, permite mejorar
el tiempo de ejecuci
´
on de dichas t
´
ecnicas, directamente
relacionado con el tiempo de reacci
´
on del deportista. En
el trabajo se abarcan aspectos del dise
˜
no del sistema
embebido como la adquisici
´
on, el procesamiento de datos
y su presentaci
´
on al usuario, pero tambi
´
en se muestra
la construcci
´
on y el uso de un p
´
endulo de Charpy como
instrumento de calibraci
´
on para la rotura de maderas.
Palabras clave: Charpy; impacto; escudo; FSR; entrenamiento.
I. INTRODUCCI
´
ON
El deporte es una actividad que impulsa el desarrollo
tecnol
´
ogico en las diversas disciplinas que lo componen.
Se pueden encontrar aplicaciones orientadas al an
´
alisis
estad
´
ıstico de las estrategias de equipos de f
´
utbol [1], la
incorporaci
´
on de sensores en la vestimenta de practicantes
de patineta [2], y hasta sistemas para el an
´
alisis biom
´
etrico
de la performance de un deportista de combate [3].
Los artes marciales se encuentran dentro de los deportes
que mantienen las costumbres tradicionales, tanto para entre-
nar como para evaluar a sus practicantes. Existen algunos
trabajos orientados a analizar y mejorar la t
´
ecnica de los
deportistas de combate, como en [4] que provee un sistema
de instrumentaci
´
on virtual utilizando aceler
´
ometros para
estimar la cantidad y velocidad de los golpes realizados,
o [5] que presenta un equipo de entrenamiento para medir
la fuerza y velocidad de un impacto. En el mercado tambi
´
en
se pueden encontrar algunos productos, aunque su desarrollo
se dirige a deportistas de boxeo o kick-boxing. Tal es el
caso de [6] que proporciona un sistema de entrenamiento
sofisticado pero su costo es a partir de los 2600 d
´
olares,
y solamente realizan env
´
ıos a Europa, Asia, Australia y
Estados Unidos.
En este trabajo se desarrolla una herramienta que se
focaliza en el entrenamiento de atletas que deseen mejorar la
t
´
ecnica de cada impacto, de modo de alcanzar la capacidad
necesaria para realizar una rotura en una tabla de madera.
Esta actividad es habitual en las artes marciales tanto en
competencias como para promover a nuevas graduaciones.
Cabe destacar que los sistemas previamente mencionados
son de gran utilidad para entrenar diferentes golpes, pero
no brindan informaci
´
on cuantitava que asegure la rotura de
una tabla de madera.
Por otra parte, este equipo permite disminuir lesiones
debido al material que conforma al escudo de pr
´
actica, y
adem
´
as intenta evitar frustraciones en pruebas de rotura
fallidas con maderas, sobre todo en deportistas que inicien
la disciplina. Otro aspecto de inter
´
es en este trabajo es
medir el tiempo de ejecuci
´
on de la t
´
ecnica de golpe del
atleta para ejercitar su respuesta ante un est
´
ımulo auditivo,
este par
´
ametro es muy relevante ya que en una situaci
´
on
de enfrentamiento con otro deportista es fundamental la
velocidad de la respuesta para evitar o frenar un ataque.
Con los objetivos mencionados, el equipo presentado se
compone por un escudo de entrenamiento inal
´
ambrico que
contiene la electr
´
onica embebida dentro de su estructura,
y una aplicaci
´
on (App) nativa desarrollada con [7] para
Sistemas Operativos Android, donde el usuario puede visua-
lizar el resultado de su entrenamiento: intensidad del golpe
lanzado, el tiempo de reacci
´
on ante un est
´
ımulo auditivo y
la duraci
´
on del impacto. Por su parte, la comunicaci
´
on entre
el sistema de adquisici
´
on y el dispositivo m
´
ovil se realiza
a trav
´
es de un enlace Bluetooth. Por
´
ultimo, para lograr el
correcto funcionamiento del sistema se construye un p
´
endulo
de Charpy [8] que permite validar los ensayos destructivos
de madera y calibrar al equipo adecuadamente.
II. ELEMENTOS DEL SISTEMA
Con el prop
´
osito de romper una tabla de madera con
un golpe, los deportistas llevan a cabo un entrenamiento
gradual. Primero practican la t
´
ecnica sobre sacos y escudos
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29
Recibido: 25/02/22; Aceptado: 06/06/22
Creative Commons License - Attribution-NonCommercial-
NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
https://doi.org/10.37537/rev.elektron.6.1.141.2022
Original Article
de boxeo, y es el entrenador a trav
´
es de la observaci
´
on
quien decide si el alumno est
´
a preparado para intentar una
rotura. En este sentido, este proyecto brinda un instrumento
para realizar un seguimiento sobre la evoluci
´
on del atleta
y cuantificar con datos la capacidad obtenida en cada
estilo de golpe. Adem
´
as, resulta intuitivo incorporarlo en
la pr
´
actica puesto que el sistema mantiene la metodolog
´
ıa
del entrenamiento al tratarse de un escudo.
En la Figura 1 se observa una foto de un taekwondista
ensayando una patada circular en el dispositivo desarrollado.
Dentro del escudo que sostiene el instructor se encuentra
alojado el sensor, el circuito acondicionador y la etapa de
adquisici
´
on y procesamiento.
Fig. 1: Deportista entrenando sobre el escudo
Por su parte, la visualizaci
´
on de los resultados del impacto
se hace gracias al uso de un dispositivo m
´
ovil (Fig. 2), que
en su pantalla brinda al usuario la informaci
´
on procesada:
tiempo de reacci
´
on, duraci
´
on del impacto y una gr
´
afica
adquirida del golpe efectuado con una l
´
ınea horizontal de
color anaranjada que indica el umbral de ruptura.
Fig. 2: Captura de pantalla de un impacto
Desglosando al sistema en detalle, su funcionamiento
puede representarse en un diagrama compuesto por cuatro
bloques funcionales (Fig. 3). En la primera instancia se
presenta el sensado y amplificaci
´
on, en el cual se utiliza
un transductor de fuerza del tipo piezorresistivo o FSR
(Force Sensing Resistor) para capturar el golpe. El mismo
se usa como una resistencia variable con la intensidad de la
fuerza aplicada, que forma parte de la red resistiva de un
amplificador operacional en configuraci
´
on inversora, cuya
representaci
´
on circuital se encuentra en la Figura 4. A la
salida de esta etapa se produce un voltaje proporcional a la
fuerza aplicada sobre el sensor, amplificando la tensi
´
on de
referencia negativa presente en su entrada. La resistencia de
realimentaci
´
on Rf se implementa con un potenci
´
ometro que
permite ajustar el factor de amplificaci
´
on y por lo tanto la
sensibilidad del circuito.
Fig. 3: Esquema en bloques del sistema
En la segunda etapa se aplica un filtrado pasa bajos activo
Sallen Key [9] de segundo orden con una frecuencia de corte
de 250Hz, cuya implementaci
´
on se justifica en la secci
´
on IV.
Fig. 4: Amplificador operacional en configuraci
´
on inversora
El bloque de adquisici
´
on y procesamiento hace referencia
a la digitalizaci
´
on de la se
˜
nal, donde se utiliza el Conversor
Anal
´
ogico Digital (ADC) de 10 bits embebido en un micro-
controlador (µC) de bajo costo y 8 bits. Este
´
ultimo adem
´
as
se encarga de procesar los datos y enviarlos a trav
´
es de un
enlace Bluetooth al dispositivo de presentaci
´
on.
En la
´
ultima etapa, la informaci
´
on es recibida por el
dispositivo Android donde se presenta al usuario final.
Adem
´
as de la informaci
´
on de la intensidad del golpe, el
sistema provee datos del tiempo de ejecuci
´
on de una t
´
ecnica,
y la duraci
´
on del impacto.
El funcionamiento del sistema se puede resumir de la
siguiente manera: el usuario presiona el bot
´
on con la leyenda
”ACCI
´
ON” en la App, el escudo recibe el comando y luego
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de decodificarlo emite una se
˜
nal sonora y activa un timer.
El m
´
odulo temporizador del µC lleva la cuenta del tiempo
que le toma al practicante hacer contacto con el objetivo y
lo registra. Este dato es muy importante ya que incluye su
tiempo de reacci
´
on, es decir el lapso que transcurre entre el
est
´
ımulo de un
´
organo sensorial y el inicio de una reacci
´
on.
A diferencia de los reflejos, que son involuntarios y sirven
para proteger el cuerpo, la reacci
´
on conlleva un proceso m
´
as
complejo pero puede ser entrenado. La se
˜
nal que registra
el ADC es presentada en un gr
´
afico en la pantalla del
dispositivo Android para proporcionar informaci
´
on acerca
de la calidad de la t
´
ecnica, no solo por su valor pico, sino
tambi
´
en por su duraci
´
on.
A. Elecci
´
on del transductor
La elecci
´
on del transductor de fuerza es uno de los
ejes centrales de este proyecto, para el cual se analizaron
tres tecnolog
´
ıas: celdas de carga, galgas extensiom
´
etricas
y sensores de fuerza resistivos. Comparando dispositivos
que trabajan en el rango de fuerza de inter
´
es, y luego del
estudio de sus especificaciones t
´
ecnicas, se determin
´
o que
los par
´
ametros que limitan la elecci
´
on son la dificultad en la
integraci
´
on del sensor en el escudo y su tiempo de respuesta.
Para analizar la integraci
´
on mec
´
anica del sensor dentro
del escudo, se debe mencionar que las tres tecnolog
´
ıas
sufren un cambio de sus propiedades el
´
ectricas con la
aplicaci
´
on de una fuerza mec
´
anica, pero su principio de
funcionamiento difiere; en el caso de las celdas y las galgas
la variaci
´
on proviene de una deformaci
´
on el
´
astica que se
produce en las mismas, mientras que los sensores FSR son
una l
´
amina delgada que mide la presi
´
on aplicada entre sus
dos superficies, siendo la deformaci
´
on f
´
ısica imperceptible.
El otro aspecto a analizar es el tiempo de respuesta del
dispositivo. Considerando que un atleta de alto rendimiento
tiene un tiempo de reacci
´
on de alrededor de los 220mseg
y la duraci
´
on de un golpe bien ejecutado es de 20mseg, la
celda de carga resulta insuficiente para la medici
´
on, ya que
su tiempo de respuesta es del orden de los milisegundos.
Adem
´
as, esta tecnolog
´
ıa necesita un tiempo de estableci-
miento para volver a su estado original, previo a la defor-
maci
´
on. En el caso de las galgas y los sensores FSR tienen
un tiempo de respuesta del orden de los microsegundos, lo
cual es suficiente para la aplicaci
´
on analizada.
Entre las
´
ultimas dos tecnolog
´
ıas mencionadas, se decide
trabajar con el sensor FSR [11] (Fig. 5) de Tekscan, puesto
que su integraci
´
on dentro del escudo de pr
´
acticas es m
´
as
sencilla y su tiempo de respuesta es suficiente para el
proyecto.
Fig. 5: Sensor FSR A401
B. Integraci
´
on mec
´
anica
Para usar adecuadamente el transductor, el fabricante
recomienda que el impacto se concentre dentro del
´
area de
detecci
´
on del dispositivo, que para el modelo FSR elegido
es un
´
area de 25.5mm de di
´
ametro (pr
´
acticamente el tama
˜
no
de la moneda de un euro). Con esta finalidad se sugiere el
uso de un concentrador de carga denominado puck, como se
ilustra en la Fig. 6. All
´
ı se observa que la fuerza distribuida
sobre la placa de mayor dimensi
´
on se transfiere al sensor a
trav
´
es del puck.
Fig. 6: Concentrador de la fuerza distribuida
Su funcionamiento es totalmente compatible con el ob-
jetivo perseguido. Como el
´
area de incidencia del impacto
sobre el escudo es m
´
as grande que el de detecci
´
on, en el
caso que la herramienta de ataque no impacte exactamente
en el centro (donde se encuentra el puck) se produce una
p
´
erdida de carga. Este efecto es comparable a la situaci
´
on
de la rotura de madera, es decir, para efectuar una ejecuci
´
on
exitosa, la exactitud del golpe al centro de la tabla es
fundamental. Se debe destacar que en la pr
´
actica de artes
marciales se entrena para disminuir el
´
area de contacto de la
herramienta del cuerpo utilizada al momento del impacto,
para aplicar una presi
´
on mayor sobre el objetivo. Es por
eso que la herramienta de ataque var
´
ıa de acuerdo a la
extremidad utilizada (ver Fig. 7) y la zona objetivo del golpe
en el contrincante, siempre minimizando el
´
area de contacto
al momento del impacto. Por estos motivos la ubicaci
´
on del
sensor y la caracter
´
ıstica de su integraci
´
on mec
´
anica hacen
que el dise
˜
no planteado sea fielmente representativo de la
situaci
´
on real.
Fig. 7: Herramienta de ataque seg
´
un la extremidad [10]
En la Fig. 8 se observa una vista explosionada del
escudo donde se presenta el orden de ensamblaje de sus
componentes. De izquierda a derecha se presenta una capa
de espuma de poli
´
ester para prevenir lesiones en la her-
ramienta de impacto. A continuaci
´
on se utilizan dos tablas
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rectangulares de polipropileno reforzadas que se encuentran
vinculadas en sus v
´
ertices por tornillos y separadas por tacos
de goma que delimitan una separaci
´
on fija. El taco central
es el puck (ver mayor detalle de su implementaci
´
on en la
Fig. 9), y no tiene contacto con el sensor en ausencia de
impactos ya que tiene una longitud menor que los dispuestos
en los v
´
ertices. Luego se observa una segunda capa de
espuma que trabaja en conjunto con las manijas de PVC que
se muestran horizontalmente, conectadas entre s
´
ı a trav
´
es de
una correa que es perpendicular a la direcci
´
on del impacto.
Esta disposici
´
on se utiliza para disminuir la penetraci
´
on
del impacto en la tercera divisi
´
on de espuma socavada que
contiene en su interior al sistema embebido y a la bater
´
ıa. La
cuarta capa de espuma ayuda a inmovilizar la electr
´
onica, y
a su vez amortigua el golpe sobre la persona que sujeta el
escudo.
Fig. 8: Vista explosionada del escudo implementado
Sobre la imagen antes descripta se observan dos flechas
que caracterizan dos impactos: en color verde se representa
un golpe al centro cuya transferencia de fuerza es adecuada,
justo en la ubicaci
´
on del sensor, siendo este el objetivo
perseguido. Por otra parte, en color rojo se muestra un
impacto desviado con gran p
´
erdida de carga, que resultar
´
ıa
en un golpe no apto para lograr la rotura deseada.
Fig. 9: Integraci
´
on del sensor FSR y uso del Puck
III. CALIBRACI
´
ON
Otro punto importante en el implementaci
´
on del sis-
tema es realizar una calibraci
´
on apropiada: ajustar el rango
din
´
amico del sistema de manera de adquirir correctamente
el impacto para romper una tabla y fijar en la aplicaci
´
on
el umbral en el que esto ocurre. Para llevar a cabo este
procedimiento se opta por construir un p
´
endulo de Charpy,
originalmente ideado por el ingeniero franc
´
es Augustin
Georges Albert Charpy. Este experimento se basa en el
principio de la conservaci
´
on de la energ
´
ıa entre dos puntos
y permite determinar la tenacidad de un material cuando se
emplean cargas din
´
amicas. Esta propiedad se define como
la capacidad que tiene un material para absorber energ
´
ıa
mec
´
anica durante su deformaci
´
on antes de alcanzar el punto
de rotura. En la Fig. 10 se presenta la curva de un material
d
´
uctil y uno quebradizo, que relaciona el estr
´
es (σ) con la
tensi
´
on () aplicada. En el primer caso se observan dos zonas
bien delimitadas en la misma curva, en naranja el material
se encuentra en la regi
´
on el
´
astica, mientras que en verde
est
´
a en la regi
´
on pl
´
astica. Como se observa, estos elementos
ofrecen una gran tensi
´
on de fractura antes de quebrarse.
Por su parte, los materiales quebradizos poseen una regi
´
on
pl
´
astica pr
´
acticamente nula, como el caso de la madera.
Las tablas utilizadas trabajan principalmente en la regi
´
on
el
´
astica, es decir, al aplicarse una fuerza sobre ellas sufren
una deformaci
´
on pero si la tensi
´
on aplicada no es suficiente
para quebrarlas, al retirar la misma la madera vuelve a su
estado inicial.
Fig. 10: Curva de tenacidad de materiales
Con este concepto en mente, el p
´
endulo construido [14]
permite realizar una serie de ensayos destructivos, en este
caso sobre tablas cuadradas de madera de pino (2,54cm de
espesor y 30cm de lado), similares a las utilizadas en la
pr
´
actica de artes marciales.
En primera instancia se realizan los ensayos sobre las
tablas de pino, coloc
´
andolas sobre el soporte que provee
dos v
´
ınculos est
´
aticos. La masa del p
´
endulo se deja caer a
partir de alturas conocidas y crecientes, gracias a la imple-
mentaci
´
on de una escala reglada en el p
´
endulo (Fig. 11),
e impacta sobre el centro de la tabla hasta que esta se
quiebra [12]. Al conocer la variaci
´
on de altura entre el punto
incial y el final del p
´
endulo luego de la rotura (∆h), la
masa (m) que impacta sobre la tabla (2,5kg) y la aceleraci
´
on
de la gravedad (g) es posible calcular la energ
´
ıa de acuerdo
a la ecuaci
´
on 1.
E = m.g.∆h[J] (1)
Repitiendo el experimento en cada una de las tablas
disponibles, se calcula la energ
´
ıa necesaria que se debe
aplicar para romper las mismas, cuyo an
´
alisis se presenta
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Fig. 11: Escala reglada en el p
´
endulo de Charpy
en la secci
´
on IV. Con el valor de la escala obtenido, se
reemplazan las tablas por el sistema como se muestra en
la Fig. 12, que se ubica de manera similar en el soporte
provisto por el p
´
endulo de Charpy [13]. De este experimento
surge el valor del umbral de rotura que se traza en la gr
´
afica
presentada en el dispositivo m
´
ovil.
Fig. 12: Ensayo con el p
´
endulo sobre el escudo
Para lograr mayor precisi
´
on en la calibraci
´
on, se conecta
un osciloscopio a la salida del circuito amplificador para
visualizar la forma de onda obtenida luego de un impacto.
Primero se desea ajustar el fondo de escala del circuito
para garantizar un rango din
´
amico adecuado. Para esto se
ubica el p
´
endulo en su escala m
´
as alta, considerando que
esta ser
´
a la fuerza m
´
axima que se puede medir con el
sistema. A continuaci
´
on se deja caer la pesa de manera
iterativa, ajustando la resistencia de realimentaci
´
on de la
etapa de amplificaci
´
on mostrada en la Fig. 4. Este proceso
se repite hasta que el m
´
aximo de la se
˜
nal medida con el
osciloscopio sea del 90% del fondo de escala del ADC.
De esta manera se asegura un rango din
´
amico adecuado
y se evitan saturaciones no deseadas sobre la medici
´
on. A
continuaci
´
on se ubica la pesa en la escala correspondiente al
umbral de rotura y se realiza la medici
´
on con el osciloscopio,
cuyo valor pico registrado se utiliza como referencia en la
aplicaci
´
on.
IV. RESULTADOS
A. An
´
alisis de las formas de onda
Para conocer mejor las caracter
´
ısticas de la se
˜
nal a medir
(como su forma de onda, duraci
´
on en el tiempo y contenido
espectral) se realizan una serie de mediciones de golpes
ejecutados por practicantes avanzados de artes marciales.
Este an
´
alisis permite dimensionar de manera correcta el
filtro pasa bajos del circuito de acondicionamiento y obtener
las caracter
´
ısticas de un golpe ejecutado de manera correcta
e incorrecta. Con el uso de un osciloscopio digital se
adquieren las muestras de distintos tipos de golpes a la salida
del circuito amplificador, que luego son procesados en una
PC que realiza la transformada r
´
apida de Fourier o FFT
(Fast Fourier Transform) y grafica los resultados.
En la Fig. 13 se presenta la forma de onda de 4 golpes.
En color magenta un golpe ejecutado de manera incorrecta,
ya que su duraci
´
on es de alrededor de los 200ms y no se
distingue un m
´
aximo de fuerza definido. Esto quiere decir
que la fuerza del impacto est
´
a distribuida en un intervalo
grande de tiempo y la herramienta de ataque no se retira
del objetivo inmediatamente luego de hacer contacto. Sobre
el lado izquierdo de la imagen se encuentran concentrados 3
golpes de menor duraci
´
on, que se aprecian en mayor detalle
en la Fig. 14.
Fig. 13: Se
˜
nales de cuatro golpes antes del filtrado
Fig. 14: Se
˜
nales de tres golpes antes del filtrado
En este caso se presentan en color verde y rojo golpes
de corta duraci
´
on (en el orden de los 15 ms) y un pico
de amplitud alto y bien definido, lo que corresponde a una
correcta concentraci
´
on de fuerza al momento de aplicar la
t
´
ecnica. Mientras que en color azul no es posible distinguir
un m
´
aximo, y si bien la duraci
´
on del impacto es corta,
su amplitud es baja, indicando que se trata de una t
´
ecnica
poco efectiva. Luego de este an
´
alisis temporal se aplica el
algoritmo de FFT a los cuatro golpes, cuyos resultados se
presentan en la Fig. 15.
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Fig. 15: FFT de las se
˜
nales presentadas
Se puede apreciar que el golpe incorrecto de gran du-
raci
´
on (magenta) posee un contenido espectral muy bajo
en relaci
´
on a los golpes t
´
ecnicamente correctos (verde y
rojo). En todos los casos la amplitud no presenta valores
significativos luego de los 100 Hz. Es por esto que se utiliza
una frecuencia de corte de 250 Hz para el filtro pasa bajos
activo.
En la Fig. 16 se muestra el resultado del filtrado pasa
bajos sobre la se
˜
nal del impacto. En color celeste se observa
la se
˜
nal ruidosa y en color amarillo la se
˜
nal filtrada. Puede
apreciarse que esta
´
ultima es m
´
as adecuada para su posterior
adquisici
´
on.
Fig. 16: Se
˜
nal antes y despu
´
es del filtro
Al caracterizar las formas de onda que producen los
golpes, se puede seleccionar una frecuencia de muestreo
del ADC que permita adquirir de manera correcta. En este
caso se utiliza una frecuencia de 30kHz que resulta m
´
as
que suficiente para muestrear las se
˜
nales producidas por los
distintos tipos de impactos estudiados. Adem
´
as, el m
´
odulo
Timer integrado en el µC da la posibilidad de establecer
una frecuencia de adquisici
´
on constante, de modo de evitar
errores relacionados al muestreo.
B. Ensayos destructivos con tablas de madera
Con el objetivo de hallar el umbral de rotura se realiza
el experimento de Charpy con 13 tablas de pino, cortadas
y cepilladas a partir de un mismo tabl
´
on. Para garantizar
que las diferencias de alturas sean constantes durante todo
el ensayo, el p
´
endulo cuenta con la escala reglada men-
cionada previamente y un mecanismo de accionamiento que
posibilita la estandarizaci
´
on al momento de liberar la masa.
En la Fig. 17 se muestra la tabla de madera ubicada en el
p
´
endulo durante uno de los ensayos.
Fig. 17: Ensayo con el p
´
endulo sobre maderas
De este an
´
alisis surgen una serie de datos importantes
relacionados a la naturaleza de la rotura de tablas de madera.
Primero se observ
´
o que la presencia de nudos constituyen
nodos de tenacidad y que luego de quebrar la madera se
conservan. Esto quiere decir que el nudo no se quiebra y
permanece completo en una de las mitades resultantes de la
rotura de la tabla, fen
´
omeno observado en tres de las tablas
utilizadas. Otra consideraci
´
on es que la elecci
´
on de la veta se
debe hacer de tal forma que la herramienta de ataque pueda
atravesar el objetivo. Para el caso del p
´
endulo de Charpy
siempre fueron paralelas a la barra oscilante, mientras que
en la pr
´
actica de Artes Marciales se ubican de acuerdo a la
t
´
ecnica a emplear. El siguiente dato de gran importancia que
surge del experimento se explica a trav
´
es de las maderas 6
y 9 presentadas en la Fig. 18. Ambas tablas se disponen
siguiendo las consideraciones anteriores, sin embargo, la
tabla 6 se rompe con una energ
´
ıa de 3,8J, mientras que la
tabla 9 se quiebra con una energ
´
ıa de 11,16J. Analizando en
detalle se observa que la tabla 6 presenta una veta convexa
respecto a la incidencia del golpe, mientras que la tabla 9
presenta una veta c
´
oncava (lo mismo sucede en la tabla 11).
Fig. 18: Maderas colocadas con la veta en forma convexa y c
´
oncava
Los datos recolectados se presentan en la Fig. 19, que
corresponde al gr
´
afico de diferencia de altura respecto de
la escala reglada del p
´
endulo de Charpy. El tama
˜
no de
los c
´
ırculos corresponde a la cantidad de tablas que se
rompieron en cada escala, mientras que el n
´
umero en su
interior es la energ
´
ıa en Joules que produce la rotura. Se
observa que los valores de energ
´
ıa 11,16J y 13,37J se
corresponden con las tablas 9 y 11 respectivamente. Como
consecuencia de la disposici
´
on c
´
oncava de las vetas, se
aprecia una separaci
´
on respecto del resto de las tablas de
Revista elektron, Vol. 6, No. 1, pp. 29-35 (2022)
ISSN 2525-0159
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madera ensayadas. Es por este motivo que se toma como
valor modal una energ
´
ıa de 8,34J, criterio con el cual se
establece el umbral de rotura en la aplicaci
´
on. Esta cota
resulta razonable ya que se estar
´
ıa en condiciones de romper
el 100% del ensamble asumiendo un disposici
´
on de vetas
convexa.
Fig. 19: Resultado de la rotura de las maderas
V. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que es
posible utilizar un transductor de tecnolog
´
ıa FSR para medir
golpes lanzados por deportistas de combate. Adicionalmente
se implement
´
o un filtro pasa bajos activo para disminuir el
ruido presente en la salida del amplificador, y as
´
ı se obtuvo
una se
˜
nal m
´
as adecuada para su procesamiento.
Por su parte, la calibraci
´
on del equipo utilizando el
p
´
endulo de Charpy conforma uno de los puntos clave
para generar un umbral de rotura real. Sin embargo, se
debe mencionar que el experimento solo es v
´
alido para
el tipo de madera ensayada (una tabla de pino cepillada
de una pulgada), y debe repetirse para distintos materiales
o cantidad de tablas que se desean utilizar en la rotura.
Asimismo, en los ensayos se observ
´
o que si las vetas se
disponen de forma c
´
oncava a la incidencia del impacto, la
tenacidad de la madera incrementa considerablemente. Esta
informaci
´
on es de gran importancia para el practicante de
roturas de tablas que deben ser tenidas en cuenta a la hora
de disponer las maderas ya que la orientaci
´
on de la mismas
influye directamente en su tenacidad.
Finalmente, el uso de un dispositivo m
´
ovil con sistema
operativo Android permite reducir costos de presentaci
´
on
al usuario, ya que no es necesario dise
˜
nar e implementar
un dispositivo dedicado a tal fin, sino que es suficiente con
desarrollar la aplicaci
´
on. De esta forma, se logr
´
o desarrollar
una herramienta dedicada al entrenamiento de rotura de
tablas de madera, obteniendo un equipo port
´
atil, de bajo
costo y con una interfaz amigable con el usuario.
REFERENCIAS
[1] M. A. Ikram, M. D. Alshehri and F. K. Hussain, “Architecture of an
IoT-based system for football supervision (IoT Football),” 2015 IEEE
2nd World Forum on Internet of Things (WF-IoT), 2015, pp. 69-74,
doi:10.1109/WF-IoT.2015.7389029.
[2] K. Ishida, “IoT Application in Sports to Support Skill Acquisi-
tion and Improvement,” 2019 IEEE 12th Conference on Service-
Oriented Computing and Applications (SOCA), 2019, pp. 184-189,
doi:10.1109/SOCA.2019.00034.
[3] S. Saponara, “Biometric performance measurements in com-
bat sports,” 2016 IEEE International Symposium on Medical
Measurements and Applications (MeMeA), 2016, pp. 1-5, doi:
10.1109/MeMeA.2016.7533725.
[4] K. S. Urbinati, E. Scheeren and P. Nohama, “A new virtual in-
strument for estimating punch velocity in combat sports,” 2013
35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in
Medicine and Biology Society (EMBC), 2013, pp. 571-574, doi:
10.1109/EMBC.2013.6609564.
[5] L. Yugang, Y. Faben, B. Kaixiang, Y. Xiangdong and Z. Jun, “Develop
the System of BJ-2 Combat Items Training and Monitoring,” 2011
International Conference on Future Computer Science and Education,
2011, pp. 182-185, doi: 10.1109/ICFCSE.2011.53.
[6] Rotura de madera con p
´
endulo de Charpy.
https://www.punchsensor.com/
[7] Anywhere Softwre, B4A, https://www.b4x.com/b4a.html/
[8] N. Saba, M. Jawaid, M.T.H. Sultan, Cap
˜
Atulo “An overview of
mechanical and physical testing of composite materials”, Libro “Me-
chanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Com-
posites and Hybrid Composites”, Woodhead Publishing, 2019, Pages 1-
12, ISBN 9780081022924, https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102292-
4.00001-1.
[9] R. P. Sallen and E. L. Key, “A practical method of designing RC active
filters”, IRE Transactions on Circuit Theory, vol. 2, n
ˆ
A
o
1, pp. 74-85,
1955.
[10] Gral. Choi Hong Hi, “Enciclopedia del Taekwon-Do”. 1983.
[11] Tekscan, Hoja de datos del sensor A401,
https://www.tekscan.com/resources/product/flexiforce-a401-datasheet/
[12] (2021) Rotura de madera con p
´
endulo de Charpy.
https://www.youtube.com/watch?v=yaZBKRIxOfw/
[13] (2021) Calibraci
´
on equipo con p
´
endulo de Charpy. https://n9.cl/fsiyd/
[14] (2021) Mart
´
ın Igartua, P
´
endulo de Charpy como herramienta de
calibraci
´
on, https://github.com/juanml/smart-shield/
[15] S. M. Metev and V. P. Veiko, Laser Assisted Microtechnology, 2nd ed.,
R. M. Osgood, Jr., Ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1998.
[16] J. Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series: Appli-
cations to Wind Speed and Direction, ser. Lecture Notes in Statistics.
Berlin, Germany: Springer, 1989, vol. 61.
[17] S. Zhang, C. Zhu, J. K. O. Sin, and P. K. T. Mok, “A novel ultrathin
elevated channel low-temperature poly-Si TFT,” vol. 20, pp. 569–571,
Nov. 1999.
[18] M. Wegmuller, J. P. von der Weid, P. Oberson, and N. Gisin, “High
resolution fiber distributed measurements with coherent OFDR,” in Proc.
ECOC’00, 2000, paper 11.3.4, p. 109.
[19] R. E. Sorace, V. S. Reinhardt, and S. A. Vaughn, “High-speed digital-
to-RF converter,” U.S. Patent 5 668 842, Sep. 16, 1997.
[20] (2007) The IEEE website. [Online]. Available: http://www.ieee.org/
[21] M. Shell. (2007) IEEEtran homepage. [Online]. Available:
http://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/
[22] FLEXChip Signal Processor (MC68175/D), Motorola, 1996.
[23] “PDCA12-70 data sheet,” Opto Speed SA, Mezzovico, Switzerland.
[24] A. Karnik, “Performance of TCP congestion control with rate feed-
back: TCP/ABR and rate adaptive TCP/IP,” M. Eng. thesis, Indian
Institute of Science, Bangalore, India, Jan. 1999.
[25] J. Padhye, V. Firoiu, and D. Towsley, “A stochastic model of
TCP Reno congestion avoidance and control,” Univ. of Massachusetts,
Amherst, MA, CMPSCI Tech. Rep. 99-02, 1999.
[26] Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer
(PHY) Specification, IEEE Std. 802.11, 1997.
Revista elektron, Vol. 6, No. 1, pp. 29-35 (2022)
ISSN 2525-0159
35
http://elektron.fi.uba.ar
