Comportamiento de amortiguación de un calzado adaptable bajo carga torsional a distintas velocidades angulares: replicando los efectos en maniobras de corte

Por qué importa la torsión en las zapatillas deportivas

Cualquiera que haya sprintado por una cancha o un campo y de pronto haya realizado un corte lateral sabe que las zapatillas pueden facilitar o arruinar la maniobra. Este estudio examina el interior de un tipo especial de calzado deportivo con suelas rellenas de aire para plantear una pregunta simple pero importante: cuando la zapatilla se tuerce rápidamente, ¿cuánto de ese movimiento se absorbe en la propia zapatilla y cuánto se transmite al pie y al tobillo? Las respuestas podrían ayudar a los diseñadores a construir calzado que equilibre mejor el rendimiento y la protección contra lesiones durante cambios bruscos de dirección.

Cómo las zapatillas absorben el movimiento

Cuando un material o una estructura se mueve y luego vuelve a la posición inicial, parte de la energía se pierde en forma de calor en lugar de rebotar; los ingenieros llaman a esa pérdida de energía amortiguación. En la carrera y los cortes, el sistema pie–zapatilla actúa como un resorte con amortiguación integrada. Si la amortiguación es demasiado baja, más de las fuerzas de torsión e impacto llegan a tus articulaciones. Si es mayor, más energía se absorbe en la propia zapatilla. Las zapatillas deportivas modernas dependen en gran medida de espumas y cojines de aire que se comportan como resortes blandos, y su respuesta depende de la rapidez con que se cargan. Eso significa que no basta con conocer el comportamiento de una zapatilla en pruebas estáticas y lentas; necesitamos saber qué ocurre a las velocidades de torsión rápidas que se ven en los partidos reales.

Tres maneras de construir una suela con cojín de aire

Los investigadores probaron una zapatilla con cojín de aire "adaptable" cuya suela consiste en cámaras inflables y espacios huecos en lugar de un bloque de espuma tradicional. Compararon tres versiones: una zapatilla de control con solo cámaras llenas de aire, una zapatilla adaptada en la zona media del pie en la que separadores elastoméricos adicionales rigidizaban el centro de la suela, y una zapatilla adaptada en el antepié donde los separadores se concentraban bajo la cabeza del metatarso. Al reorganizar estos separadores, podían cambiar sutilmente cómo se torcía cada zapatilla sin alterar el aspecto general ni la construcción básica, lo que facilita vincular diferencias en el comportamiento mecánico a regiones específicas de la suela.

Torsionar zapatillas para imitar maniobras de corte

Para imitar una maniobra de corte, el equipo sujetó la parte trasera de cada zapatilla en una máquina de torsión y torció repetidamente el antepié hacia dentro y fuera en un rango de 0–30 grados, similar al movimiento de inversión–eversión del pie. Realizaron quince ciclos de torsión–destorsión a cada una de seis velocidades angulares que iban desde unos suaves 25 grados por segundo hasta 150 grados por segundo, dentro del rango observado en cambios reales de dirección al correr. Usando scripts informáticos personalizados, se centraron en los ciclos finales en régimen, limpiaron los datos para eliminar ruido y calcularon un coeficiente de amortiguación que captura con qué fuerza la zapatilla resiste y disipa la energía de torsión según cambia la velocidad de torsión.

Qué ocurre cuando la torsión se hace más rápida

En las tres configuraciones de zapatilla, el patrón clave fue claro: a medida que aumentó la velocidad de torsión, el coeficiente de amortiguación disminuyó. En otras palabras, cuando la zapatilla se torcía lentamente, absorbía más energía; cuando se torcía rápidamente, dejaba pasar más energía. A la velocidad más alta probada, todas las zapatillas mostraron su amortiguación más baja, lo que significa que almacenaban y devolvían la mayor parte de la energía de torsión en lugar de disiparla. Entre los tres diseños, la zapatilla adaptada en el antepié presentó consistentemente los valores de amortiguación más bajos, especialmente a alta velocidad, mientras que la versión adaptada en la zona media del pie mostró generalmente un comportamiento intermedio entre la de control y la del antepié.

Qué significa esto para tobillos y antepiés

El comportamiento mecánico de las zapatillas tiene implicaciones directas sobre cómo las fuerzas llegan al cuerpo. Una baja amortiguación durante torsiones rápidas significa que cargas de torsión más altas pueden transmitirse al tobillo y a la articulación metatarsofalángica (MTP) en la cabeza del pie. La zapatilla adaptada en el antepié, con su amortiguación particularmente baja en la parte frontal, puede permitir que más fuerza llegue a la articulación MTP cuando un atleta apoya y corta, lo que podría poner a prueba la estabilidad articular si músculos y ligamentos no pueden compensar. Una amortiguación mayor a velocidades de torsión más bajas, en contraste, implica una mayor pérdida de energía en la zapatilla y posiblemente una menor transmisión de fuerza, lo que podría ser más indulgente para las articulaciones pero también influir en la sensación de respuesta del calzado.

Por qué estos hallazgos importan

Para un no especialista, la conclusión es que las zapatillas no se comportan igual a todas las velocidades: durante cambios de dirección rápidos y típicos de los partidos, estas suelas con cojín de aire adaptable absorben menos energía de torsión y transmiten más al pie y al tobillo. Elecciones de diseño sutiles sobre dónde rigidizar o suavizar la suela—particularmente bajo el antepié—pueden alterar cuánto de la carga de torsión llega a las articulaciones sensibles. Aunque este estudio se realizó en un tipo específico de zapatilla y sin un pie real dentro, ofrece orientación inicial para diseñar calzado deportivo que equilibre la devolución de energía, la capacidad de respuesta y la protección articular durante cortes rápidos. Trabajos futuros que combinen estas pruebas mecánicas con mediciones en atletas reales podrían ayudar a afinar la amortiguación para que las zapatillas apoyen tanto el rendimiento como la salud articular a largo plazo.

Cita: Arefin, M.S., Lin, CJ., Chieh, HF. et al. Damping behavior of adaptable shoe under torsional loading at varying angular velocities: replicating the effects on cutting maneuvers. Sci Rep 16, 12445 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41715-9

Palabras clave: calzado deportivo, estabilidad del tobillo, maniobras de corte, amortiguación del calzado, carga torsional