La energía y las calorías; la equivalencia del consumo diario.

La energía y las calorías; la equivalencia del consumo diario.
La nutrición.
El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de alimentos y la
cantidad que el ser humano requiere para vivir. A pesar de parecer dos cosas elementales, esto implica
que el ser humano es un transformador de tipos de energía que funciona en forma permanente o
constante.
Desde el punto de vista físico, la energía no se produce ni se pierde, solo se transforma de una
forma a otra. Por ejemplo: Un automóvil utiliza combustibles para transformarlos en movimiento. El
movimiento entonces es realizar un trabajo, recorrer una distancia efectuando cierto esfuerzo. Un
elevador utiliza electricidad para subir una cierta carga.
En física existen diversas formas de medir la energía; pero la más común es el 'Joule'; el que
representa las unidades de [ kg.m2 / seg2].
La caloría nació como unidad de "calor" cuando se creía que el calor era una sustancia que había
que cuantificar dado que se podía entregar en forma de "calor" o de un trabajo mecánico. Entonces, una
caloría era la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua un grado
centígrado. Luego, se pudo establecer que una caloría eran 4,1868 Joule. Por lo tanto, 2000 KCal eran
8373600 Joules.
Sabiendo que una persona requiere diariamente un promedio de 2000 kilocalorías, deducimos que
consume 8.369,8 Kilojoules lo que es decir 8,3 Mega-Joules. Energía equivalente a la requerida para
mantener encendida una bombilla de 100 Watts durante 23 horas y 15 minutos.
En definitiva, el cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta (ingiere
combustible) para efectuar un trabajo durante un período de tiempo (trabajar durante un día) y la energía
que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las que mucha gente para evitar el uso permanente
del sub-fijo kilo llama directamente calorías).
Volviendo entonces a la nutrición, toda nuestra actividad (inclusive la de abastecernos de energía,
también conocida como comer), implica que transformemos algún tipo de energía en otro.
La utilización diaria de energía se divide básicamente en tres partes:
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La primera que es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que necesita el organismo
para las actividades elementales de todos los días; a saber: mantener su temperatura, respirar,
circular nuestra sangre, digerir, alimentarnos, pensar, hablar, etcétera.
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La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos sea deporte, trabajo o estar
en la casa; y es conocida como factor de actividad.
La tercera es el factor de injuria; y se aplica en los casos en que existen enfermedades,
operaciones o periodos de recuperación de alguna operación o enfermedad.
La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo en otra depende
siempre de cada organismo. Estas corresponden a la masa corporal, edad, sexo, estados biológicos
(embarazo), efecto térmico del ejercicio, y el cambio inducido por la propia ingestión de los alimentos.
Las reservas (baterías) de energía del organismo, son en mayor parte las grasas y en menor parte los
carbohidratos representando en una persona en óptimo estado físico un 15% y un 0,5% del peso total de
la persona respectivamente. Por eso, cuando una persona esta excedida en peso, la energía acumulada o
de sobra es un exceso de tejido graso.
Otras consideraciones físicas y matemáticas.
Justificación matemática
1 bombilla consume 100 watt.
1 watt = 1 joule / segundo (energía sobre unidad de tiempo)
Entonces cada segundo se transforman 100 joule de energía eléctrica en luz y calor emitido por la
bombilla encendida.
Esto implica que en un día se utilizaron 100 joule x 3600 (segundos/hora) x 24 horas = 8.640.000 joule
para mantener esa bombilla iluminando.
El promedio de consumo de alimentos de una persona es de 2000 kilocalorías por día.
1000 calorías = 1 kcal = 4.184 kilo-joule.
Entonces 2000 kilocalorías son equivalentes a 8.369.800 joule por día.
Un consumo eléctrico de 8369800 joule requiere que transcurran 83698 segundos. Como cada hora tiene
3600 segundos, entonces se trata de 23,249 horas (o prácticamente un día: un 96,8726%).
23,249 horas es equivalente a decir 23 horas 14 minutos 57,96 segundos.
Una caloría es una unidad de energía.
Las calorías miden la energía, especialmente la energía térmica. Una caloría es la energía necesaria para
elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado celsius.
En el pasado, las calorías se utiliza en campos como la ingeniería, pero ahora se usa al hacer referencia a
la energía de los alimentos.
El equivalente métrico de las calorías es el julio, y en algunos países (como Australia) utilizan esto como
su unidad de energía de los alimentos. Es fácil de convertir las calorías a julios: hay 4,2 julios en cada
caloría.
La caloría fue definida por primera vez por el profesor Nicolas Clément en 1824 como una caloríakilogramo y así se introdujo en los diccionarios franceses e ingleses durante el periodo que va desde 1842
y 1867.
Definición Física
La definición oficial describe la caloría como: la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura
de un gramo de agua destilada de 14,5ºC a 15,5ºC a nivel del mar (una atmósfera de presión). Una
kilocaloria (abreviada como kcal) es igual a 1000 cal. Una caloría es equivalente a 4,1855 J.
Las calorías se miden con calorímetros especializados, en los que interviene la siguiente fórmula física
para calcular las calorías:
Q = mcΔT
En su definición interviene el calor específico del agua.
La caloría nunca se ha incluido dentro de la categoría de las unidades energéticas del Sistema
Internacional de Unidades (SI). Algunas definiciones modernas de la caloría caen dentro de dos clases
específicas:
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La denominada caloría pequeña o caloría gramo que es la energía necesaria para incrementar un
grado de temperatura celsius a un gramo de agua, esta denominación es equivalente a 4'1858
julios.
La caloría grande o caloría-kilogramo es la energía necesaria para elevar en un grado celsius la
temperatura de un kilogramo de agua a presión de 1 atmósfera, y representa aproximadamente
4'1858 kilojulios, o lo que es lo mismo, 1000 pequeñas calorías. Empleada en
Biología/Alimentación y Nutrición1 Cal (con "C" Mayúscula) = 1 kCal (alimenticia) = 1.000
cal.(de calor)
Han sido usadas diferentes tipos de calorías, a saber:
o Una caloría correspondiente a los 15 °C: 1 cal15 = 4,1855 J (Valor adoptado por el CIPM
en 1950; PV, 1950, 22, 79-80).
o Una caloría denominada "IT" (del inglés "International Table"): 1 calIT = 4,1868 J (5th
International Conference on the Properties of Steam, Londres, 1956).
o La caloría termoquímica "TH" (del inglés "thermochemical"): 1 calth = 4,184 J.
o
Metabolismo y calorías
Los seres vivos, como el ser humano, necesitamos energía para poder sobrevivir. Los organismos
obtienen combustible y la energía que les permita desarrollar sus funciones vitales del alimento que
consumen. Es por esta razón por la que se entiende que la alimentación es la principal fuente de energía
en los seres vivos.
Nuestro cuerpo por ejemplo, requiere energía para cada respiración, para cada latido del corazón,
para el parpadeo de los ojos, para caminar, en cualquier movimiento del cuerpo y a esto se le conoce
como metabolismo basal.
La energía que los seres vivos necesitan se obtiene de los macronutrientes y se transforman en
kilocalorías (miles de calorías). La notación en química-física de la caloría es cal (con c minúscula) y de
la kilocaloría kcal. Pero en Biología, Medicina y Nutrición se emplea la abreviación Cal (con C
mayúscula) que viene a indicar la equivalencia siguiente:
1 kcal = 1 Cal = 1000 cal = 4,184 kJ = 4.184 J
El empleo de calorías en nutrición empieza a ser sustituido poco a poco por el de kilojulios (kJ) del SI
y es frecuente ver ambas unidades en el etiquetado de alimentos si bien para el público general sigue
siendo una unidad casi desconocida y sigue refiriéndose al valor energético de los alimentos en calorías.
La información que aparece en las etiquetas de los alimentos es indicativa del valor energético que poseen
algunos alimentos y suele expresarse en kcal/kg (kilocalorías por kilogramo de alimento) o en raciones de
100 gramos. Las calorías o energía que se necesitan a lo largo del día se emplean en:
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Metabolismo basal: Se considera el consumo calórico mínimo que necesita un organismo vivo
para completar sus actividades vitales básicas.
Actividad física: Es el consumo calórico necesario para realzar actividades diversas, se gradúa
como: actividad mínima, moderada e intensa.
Situaciones estresantes: Como una enfermedad, o una intervención quirúrgica.
Las calorías se emplean como un índice que controla la ingesta de ciertos alimentos y poder así
elaborar dietas "bajas en calorías" (suelen suponer una reducción de un 30%[3] ) que permitan la pérdida
de peso corporal en aquellos casos que se haya diagnosticado sobrepeso.
Si usted come más calorías de las que necesita para las funciones normales del metabolismo y de la
actividad que hace, su cuerpo va a almacenar la energía extra en forma de grasa. Si usted come menos
calorías de las que necesita, su cuerpo va a quemar la grasa para proporcionar la energía adicional.
En algunos alimentos se caracterizan las calorías basura (denominadas también como calorías vacías)
ya que es energía que se obtiene de determinados alimentos sin valor nutritivo como pueden ser los
refrescos azúcarados (tipo coca-cola y bebidas alcohólicas, los cuales aportan unas 7 kcal/gramo). De la
misma forma se define en algunas dietas popularmente la caloría negativa como la que existe en ciertos
alimentos capaces de hacer consumir más energía en su digestión que la que aportan, no obstante no
existen evidencias científicas al respecto.
Cantidad de calorías diarias
La necesidad energética diaria de una persona esta condicionada por su Gasto Energético Total.
Este gasto energético total es función de la suma de su metabolismo basal, el efecto termogénico
de los alimentos, el trabajo muscular y el factor de injuria.
El metabolismo basal, es el consumo energético necesario para mantener las funciones vitales y la
temperatura corporal del organismo. Su formula es simple: 24 Kcal/kg de peso.
Este valor se ve afectado por otros factores variables, a saber: La superficie corporal, la masa
magra, el sexo, la edad, embarazos (en el caso de las madres), raza, clima, alteraciones hormonales,
estados nutricionales actuales, y otros.
El efecto termogénico de los alimentos es el consumo energético que aparece como consecuencia
de la digestión de los propios alimentos.
Así la energía utilizada es de un 30% si se ingieren solo proteínas, de un 6% si se ingieren solo
hidratos de carbono y de un 14% si se ingieren solo grasas.
Este efecto aumenta con el valor calórico o si aumenta el fraccionamiento de las comidas.
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Trabajo muscular o factor de actividad: Es el gasto energético necesario para el desarrollo de
las diferentes actividades. En una persona moderadamente activa representa del 15% al 30% de las
necesidades totales de la energía.
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Injuria: Es la energía adicional utilizada por el organismo para tratar enfermedades o problemas.
Según la patología que padezca cada individuo, este factor varia según el grado de severidad,
extensión o duración del proceso patológico.
Como norma general, la cantidad de calorías que deben consumir a diario personas sanas, son entre
1.800 y 2.200 para hombres y mujeres respectivamente. Sin embargo, si se tiene un estilo de vida
sedentario significa que se necesitan menos calorías para mantener un peso saludable.
Otras medidas de energía
La frigoría es la unidad de energía utilizada en los sistemas de refrigeración y es equivalente a una
kilocaloría negativa. Otras medidas de energía:
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Julio = 0,239 calorías.
Termia= Prácticamente en desuso, es igual a 1.000.000 de calorías o a 1 Mcal.
Teracaloria (Tcal) = 1.000.000.000.000 calorías.
Kilovatio hora (kWh)= Usada habitualmente en electricidad. Y sus derivados MWh, MW año. 1
kWh = 3.600.000 J = 860.400 cal.
Tonelada equivalente de petróleo= 41.840.000.000 julios = 11.622 kWh.
Tonelada equivalente de carbón= 29.300.000.000 julios = 8.138,9 kWh.