DIPLOMADO EN ERGONOMIA MODULO Nº2 FISIOLOGÍA DEL

DIPLOMADO EN ERGONOMIA
MODULO Nº2
FISIOLOGÍA DEL TRABAJO APLICADA
“APTITUD FÍSICA”
ELIAS APUD S., FELIPE MEYER C.
Unidad de Ergonomía / Facultad de Ciencias Biológicas / Universidad de
Concepción
2
CAPITULO 2. APTITUD FISICA.
Elias Apud y Felipe Meyer
Unidad de Ergonomía, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad de
Concepción.
Objetivos del texto:

Definir conceptos de capacidad física y capacidad aeróbica.

Explicar los métodos para medir y estimar la capacidad aeróbica.

Analizar el concepto de composición corporal.

Detallar los fundamentos de los métodos para estimar la
composición corporal
1. Antecedentes generales.
La capacidad física de trabajo no puede ser definida en forma precisa con un
criterio único. Por ejemplo, ¿puede Ud. evaluar con los mismos criterios a un
corredor de maratón y a un levantador de pesas?. Mire, la siguiente figura y sin
leer el texto que sigue, decida quien tiene mejor capacidad y para que.
Figura 1. Hermanos gemelos que practicaron diferentes deportes.
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Los dos jóvenes que se ven en la fotografía son gemelos. Durante su etapa de
crecimiento practicaron distintos deportes. El de la derecha practicó ejercicios con
pesas, mientras que su gemelo a la izquierda, se dedicó a carreras de larga
distancia. Basta solamente observarlos para darse cuenta que, para un trabajo
que requiera levantar peso, el de mayor desarrollo muscular tiene mejor aptitud
física. Sin embargo, para la mayoría de las actividades dinámicas que demanden
desplazamiento corporal, incluso extra laborales, tales como correr, bailar, etc., el
fondista está mejor dotado, ya que, por el tipo de esfuerzo realizado, el ha
fortalecido su sistema “transportador de oxígeno”
Según Astrand y Rodahl (1985) los factores que condicionan la aptitud física se
pueden resumir de la siguiente forma:
Procesos generadores de energía

Aeróbicos

Anaeróbicos
Función neuromuscular

Fuerza

Técnica
Factores psicológicos

Motivación

Tácticas
De todos estos factores, se ha demostrado en reiteradas ocasiones, que la
capacidad máxima de los procesos aeróbicos, es un indicador confiable de la
capacidad del hombre para realizar trabajos físicos dinámicos. Actualmente, la
capacidad aeróbica se acepta como un estándar internacional de referencia para
estudiar la aptitud física de diversas poblaciones.
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Capacidad aeróbica es sinónimo de consumo máximo de oxígeno (se abrevia
como VO2 max), el cual refleja la capacidad combinada de los sistemas
cardiovascular y respiratorio para obtener, transportar y entregar oxígeno a los
músculos durante el trabajo, como también la eficiencia de este tejido para
metabolizar oxígeno. Esta variable, se presenta habitualmente en litros de oxígeno
consumido por minuto o en mililitros de oxígeno por minuto y por kilogramo de
peso corporal. La segunda forma de expresión se utiliza porque mientras mayor
es el peso corporal, mayor es el gasto de energía en actividades que requieren
desplazarlo. Por ejemplo, si dos personas tienen una capacidad aeróbica de 3.0
lO2/min, pero una pesa 60 kg. y la otra 90 kg., sus capacidades aeróbicas por
kilogramo de peso corporal, serán 50 mlO2/min/kg y 33.3 mlO2/min/kg,
respectivamente. De manera tal que, en la práctica, si los dos sujetos, caminan
juntos a igual velocidad, la persona de mayor peso, no sólo gastará más energía,
sino que también enfrentará la actividad con una menor capacidad aeróbica
relativa.
La capacidad aeróbica no es una variable estática ya que está influenciada por la
herencia, el sexo, la edad, y por el tamaño y la composición corporal. Tiende a ser
menor en la mujer y a alcanzar su punto más alto entre los 20 y los 25 años, para
luego decrecer gradual y progresivamente. Esto es lo que se detecta cuando se
observan promedios grupales. Sin embargo, la capacidad aeróbica se modifica
substancialmente con la actividad física y el sedentarismo, de manera tal que
estas tendencias no necesariamente se cumplen cuando se compara individuos.
En la figura 2, se presentan algunos resultados de estudios de capacidad aeróbica
de trabajadores chilenos.
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Capacidad aeróbica (l/min)
Figura 2. Promedio de capacidad aeróbica, expresada en litros por minuto,
de trabajadores chilenos clasificados por grupos de edad.
4,0
3,5
3,0
2,5
forestales
2,0
industriales
1,5
1,0
0,5
0,0
20-29
30-39
40-49
>50
Rangos de edad
En el ejemplo ilustrado en el gráfico, los trabajadores forestales representan un
grupo con mayor actividad física que los trabajadores industriales, que realizaban
actividades sedentarias. Como se observa, para todos los rangos de edad, los
forestales tienen capacidades aeróbicas promedio superiores. Se puede ver que,
en ambos casos, se produce una disminución en el promedio de la capacidad
aeróbica con la edad. Sin embargo, como se verá más adelante, hay una gran
dispersión, ya que hay individuos de edad avanzada que tienen mejor capacidad
que otros más jóvenes. Incluso se detectan algunos sujetos del grupo menos
activo con capacidad aeróbica más alta que la de trabajadores forestales. Esto es
lo común en cualquier grupo humano. En todo caso, desde un punto de vista
práctico, un trabajador con una capacidad aeróbica de 4.0 lt/min, puede liberar,
durante un trabajo máximo, el doble de energía aeróbica que un trabajador con
una capacidad de 2.0 lt/min. En otras palabras, el primer trabajador tiene una
"máquina" más potente que el segundo.
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Como el conocimiento de la capacidad aeróbica es importante para lograr buenos
rendimientos, sin que los trabajadores se fatiguen, su medición o estimación ha
sido una preocupación permanente de los especialistas en fisiología del ejercicio.
Por esta razón, a continuación analizaremos algunas de las técnicas más
confiables para la medición y estimación de la capacidad aeróbica.
2. Medición directa de la capacidad aeróbica
La única forma de medir la capacidad aeróbica en forma directa es sometiendo al
sujeto en estudio a pruebas de esfuerzo máximo. La técnica es compleja y puede
involucrar
problemas
para
personas
con
afecciones
cardiovasculares
o
respiratorias. Por esta razón, la medición directa del consumo máximo de oxígeno,
debe practicarse sólo en laboratorios bien equipados que cuenten con asistencia
médica, por si se presenta alguna emergencia. En la figura 3 se puede observar
gráficamente un ejemplo de una prueba de esfuerzo máximo.
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Figura 3. Aumento del consumo de oxígeno en una carrera de intensidad
creciente hasta llegar al consumo máximo de oxígeno
4
3.5
VO2 (l/min)
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2
6
10
14
18
22
VELOCIDAD (Km/hora)
3. Estimación indirecta de la capacidad aeróbica mediante pruebas de
esfuerzo submáximas.
Por las dificultades señaladas, se han realizado intentos para desarrollar técnicas
indirectas que permitan predecir el consumo máximo de oxígeno, a partir de la
respuesta de los sujetos a esfuerzos submáximos. La mayoría de estos métodos
se basan en la relación directamente proporcional que existe entre el consumo de
oxígeno y la frecuencia cardíaca, ya analizada en el capítulo 1 de este modulo.
Antes de revisar los métodos indirectos para la estimación de capacidad aeróbica,
hay algunos aspectos comunes a todos las técnicas basadas en la relación entre
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consumo de oxígeno y frecuencia cardíaca, que es conveniente analizar. El
primero es: ¿que forma de ejercicio se debe administrar?. Aunque hoy en día,
existen ergómetros muy específicos, como por ejemplo para evaluar remeros,
nadadores, esquiadores, etc., lo más común, para las evaluaciones de población
general, son las plataformas rodantes, cicloergometros y pisos.
Las evaluaciones a trabajadores deben ser realizadas, muchas veces, en terreno,
en lugares aislados, donde incluso es posible que no se cuente con corriente
eléctrica. Consecuentemente, las plataformas rodantes, como la que se ve en la
figura 4, no son lo más recomendable, ya que son pesadas y difíciles de
transportar.
Figura 4. Pruebas de esfuerzo realizadas en plataforma rodante.
De manera tal, que las dos opciones para trabajos en terreno son los pisos y las
bicicletas ergométricas. La ventaja de los pisos, como el que se ilustra en la figura
5, es que se pueden construir fácilmente, a un costo mínimo. La precaución que
hay que tener, es que deben ser estables y tener cuidado al definir su altura, ya
que lo ideal es que no superen la altura de la rodilla de la persona. Sin embargo,
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como se analizará más adelante, algunas pruebas están diseñadas para realizar el
ejercicio subiendo y bajando pisos de una altura fija. En estos casos, su
modificación puede llevar a gruesos errores de estimación.
Figura 5. Prueba de esfuerzo usando un piso para realizar el ejercicio.
La tercera alternativa son las bicicletas ergométricas, que son una muy buena
opción para evaluaciones en terreno. Las hay de distinto tipo, algunas con
sistemas electrónicos
muy sofisticados y otras bastante más simples en su
concepción. Sin embargo, la calidad de estos equipos es muy variable y por lo
tanto, hay que asegurarse que las pruebas se realicen en bicicletas debidamente
calibradas. De las alternativas que hemos utilizado en la Unidad de Ergonomía, las
bicicletas de freno mecánico, tales como Monark y Body Guard, esta última
ilustrada en la figura 6, son las más prácticas para trabajos en terreno. Tienen un
costo razonable, son fáciles de transportar y calibrar, se ajustan al tamaño de
distintas personas y, la intensidad del esfuerzo, generalmente expresado en Watt
o Kilopond, se puede dosificar sin problemas. Como se destaca en la figura 6,
accionando un simple control, que tensa una correa, se aumenta la carga de
trabajo.
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Figura 6. Detalles de una bicicleta ergométrica de freno mecánico
Control para el ajuste de la
carga de trabajo
Peso que
se
desplaza
La segunda pregunta que hay que responder cuando se aplican pruebas de
esfuerzo submáximas es: ¿cuanto debe durar el ejercicio?. Lo importante en este
caso es que la respuesta de la persona que se evalúa se mida en condiciones de
equilibrio, para lo que habitualmente en fisiología se utiliza un término inglés:
“steady state”. En este texto hablaremos de estado de equilibro, lo que significa
que el consumo de oxígeno iguala el requerimiento de oxígeno de los tejidos.
Como se puede observar en la figura 7, si un sujeto realiza un ejercicio, al iniciarlo
desde un estado de reposo, su organismo debe adaptarse a la mayor necesidad
de oxígeno que la nueva actividad le demanda. Por esta razón, como se observa
en la figura 7, el consumo de oxígeno aumenta durante los primeros minutos de
trabajo. Alrededor del cuarto minuto, alcanza una meseta y permanece
relativamente constante. Esto significa que, la respiración y la circulación, han
logrado ajustarse a las demandas de oxígeno impuestas por el esfuerzo.
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Figura 7. Tiempo de ejercicio y aumento del consumo de oxígeno. Obsérvese
que alrededor del cuarto minuto el consumo de oxígeno se estabiliza,
alcanzándose el estado de equilibrio
Consumo de oxígeno (litros por minuto)
1,4
1,2
Estado de equilibrio
1,0
0,8
0,6
0,4
Ejercicio
0,2
0
1
2
3
4
5
6
7
Tiempo (minutos)
Si no se dispone de sistemas que registren continuamente el consumo de
oxígeno, por ejemplo, cuando se usan sacos de Douglas para la recolección del
aire espirado, la frecuencia cardíaca
es útil para determinar si la persona ha
llegado al estado de equilibrio. Como se puede ver en la figura 8, esta variable
tiene un comportamiento similar al consumo de oxígeno.
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Figura 8. Tiempo de ejercicio y aumento de la frecuencia cardíaca. Obsérvese
que al igual que el consumo de oxígeno, la frecuencia cardíaca alcanza el estado
de equilibrio alrededor del cuarto minuto de ejercicio.
frecuencia cardíaca (latidos/minuto)
140
130
120
Estado de equilibrio
110
100
90
80
70
Ejercicio
60
0
1
2
3
4
5
6
7
Tiempo (minutos)
Por lo expuesto, cuando se realizan pruebas de esfuerzo submáximas,
normalmente el ejercicio dura entre 5 y 7 minutos, de manera tal que el registro de
frecuencia cardíaca y consumo de oxígeno, que se utiliza para estimar la
respuesta a ese esfuerzo en particular, es el obtenido en estado de equilibrio,
usualmente en los dos últimos minutos de ejercicio.
Otro aspecto sumamente importante cuando se realizan pruebas de esfuerzo
submáximas, es el ambiente físico del lugar en que se efectúan. La temperatura
ambiente no debería exceder 20º C y la humedad relativa debería mantenerse
entre 40 y 60%. Si la prueba se realiza bajo otras condiciones, esto debería ser
claramente especificado.
Finalmente, la preparación de los sujetos es otro factor que no se debe
subestimar. Debe hacerse una clara demostración de cómo realizar el ejercicio y
las personas deben practicar hasta tener una buena técnica. Personas que no
saben andar en bicicleta, por estacionarias que estas sean, a veces tienen
dificultades para mantener un ritmo parejo. Lo mismo ocurre con las pruebas que
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se realizan subiendo y bajando un piso. Paciencia, disposición para aclarar todas
las dudas y permitirles practicar antes de hacer la prueba definitiva, es la única
forma de obtener buenos resultados. Si el trabajador se siente presionado, surgen
reacciones ansiosas, las cuales se ven reflejadas en un aumento de la frecuencia
cardíaca, que no está relacionado con el esfuerzo que realiza, lo que lleva a
subestimar su capacidad aeróbica.
4. El método de extrapolación.
Si una persona se somete a tres o cuatro esfuerzos submáximos se puede
establecer la línea de regresión entre el consumo de oxígeno y la frecuencia
cardíaca y proyectar esta línea hasta la frecuencia cardíaca máxima estimada
para la edad del sujeto, punto que coincide con su capacidad aeróbica. La
frecuencia cardíaca máxima disminuye con el envejecimiento y se estima en 220
menos la edad de la persona. En la figura 9, se incluye un gráfico en que se
puede ver los resultados de una prueba, en que el sujeto, de 40 años, fue
sometido a tres cargas submáximas. Se observa que los tres puntos se ubican
sobre una línea recta y que en el ejercicio más intenso, el individuo evaluado
alcanzó una frecuencia cardíaca de 140 latidos por minuto, por debajo del máximo
estimado para su edad (220 - 40 = 180 latidos por minuto). Al extender la línea
hasta la frecuencia cardíaca máxima estimada, se obtiene una capacidad aeróbica
de 3.15 litros por minuto.
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Figura 9. Estimación de la capacidad aeróbica utilizando el método de
extrapolación (explicación en el texto)
220
Frecuencia cardíaca
200
Edad 40 años fC max = 180 lat/min
180
160
140
120
100
80
VO2 max = 3.1 l/min
60
0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6
VO2
El método ilustrado fue desarrollado por Maritz et al (1961) y se conoce como
técnica de extrapolación. Al respecto, el método de extrapolación es, en nuestra
experiencia, la mejor alternativa de estimación indirecta de la capacidad aeróbica,
ya que su error es del orden de 10 % y, se explica, por que se asume que
todos los individuos de la misma edad alcanzarían igual frecuencia cardíaca
máxima (220-Edad).
5. Nomograma de Astrand y Rhyming
Una técnica, que también ha sido ampliamente utilizada en la evaluación de
trabajadores, es el nomograma de Astrand y Rhyming (1954), que permite varias
alternativas de estimación de la capacidad aeróbica, a partir de un sólo esfuerzo.
Ha sido diseñado para que el ejercicio se realice en bicicleta ergométrica,
plataforma rodante o subiendo y bajando un piso. Como lo destacan Astrand y
Rodahl (1985), el nomograma fue construido con los resultados de un estudio de
la relación entre consumo de oxígeno y frecuencia cardíaca en un grupo de
hombres y mujeres, estudiantes de educación física. Después de analizar la
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información, encontraron que, en el caso de los varones, una frecuencia cardíaca
de 128 latidos por minuto correspondía al 50% de la capacidad aeróbica. Ellos
concluyen “si un varón tiene una frecuencia cardíaca de 128 latidos por minuto con
un consumo de oxígeno de 2.3 litros por minuto, su capacidad aeróbica debería
ser el doble de este último valor”. Sobre esta base, ellos elaboraron el nomograma
que se muestra en la figura 10.
A simple vista, el nomograma se ve, por decir lo menos, “enredado”, razón por la
cual, conviene analizarlo en detalle ya que su empleo es bastante simple. Fue
construido de manera tal, que la prueba de esfuerzo debe llevar al sujeto a una
frecuencia cardíaca no menor a 125 latidos por minuto y no mayor a 170 latidos
por minuto. Sin embargo, una recomendación importante, cuando se aplica a
trabajadores,
es que, al no haber un médico presente, la prueba debe ser
suspendida si la frecuencia cardíaca supera los 150 latidos por minuto.
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Figura 10. Nomograma de Astrand y Rhyming
Astrand (1960), encontró que las personas de más de 25 años de edad, tenían su
VO2 máximo sobrestimado y esto se explicó por la reducción de la frecuencia
cardíaca máxima con la edad. Por esta razón, propuso el uso de los factores de
corrección que se presentan en la tabla 1.
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Tabla 1. Factor por el que debe ser multiplicar el valor obtenido en el
nomograma para obtener la capacidad aeróbica corregida para la edad de la
persona
Edad
25
35
40
45
50
55
60
Factor
1.00
0.87
0.83
0.78
0.75
0.71
0.68
Para hacer más didáctico un ejemplo de cálculo, hemos separado las escalas,
dejando solamente la de consumo de oxígeno y frecuencia cardíaca. El esquema
se puede ver en la figura 10. Cabe destacar que, la forma más precisa de obtener
la capacidad aeróbica mediante el uso del nomograma,
es cuando se mide
frecuencia cardíaca y consumo de oxígeno en estado de equilibrio. Obtenidos los
resultados, el nomograma tiene una escala de consumo de oxígeno y una de
frecuencia cardíaca para hombres y otra para mujeres. Los valores obtenidos
durante el ejercicio se unen por una línea y en la escala central se obtiene la
capacidad aeróbica. En el ejemplo, que se ve en la figura 11, la persona, de sexo
masculino, al final del sexto minuto de ejercicio alcanzó una frecuencia cardíaca
de 134 latidos por minuto, con un consumo de oxígeno de 1.45 litros por minuto. Al
conectar estos valores a través de una línea, en la escala central del nomograma,
se obtiene la capacidad aeróbica. En este ejemplo, el corte, ilustrado con una línea
roja, se produce a un consumo de oxígeno de 2.65 litros por minuto.
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Figura 11. Ejemplo de cálculo de la capacidad aeróbica con el nomograma de
Astrand y Rhyming, cuando se mide consumo de oxígeno y frecuencia
cardíaca.
Consumo de
oxígeno
Frecuencia cardíaca
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Cuando no existen medios técnicos para medir el consumo de oxígeno, la técnica
de Astrand y Rhyming (1954) también permite el cálculo de la capacidad aeróbica
a partir de la carga de trabajo y de la frecuencia cardíaca. En este caso, se asume
que los sujetos tienen una eficiencia mecánica fija.
¿Qué es la eficiencia
mecánica?. Es la relación porcentual entre el trabajo realizado y la energía
gastada para llevarlo a cabo. Como se explicó, cuando se discutió los procesos
generadores de energía, el ser humano usa una parte de ella como energía
mecánica y el resto es energía calórica. Este concepto es muy importante cuando
las pruebas de esfuerzo se hacen sin consumo de oxígeno, razón por cual es
importante analizarlo más en detalle.
El porcentaje de eficiencia mecánica durante un esfuerzo se calcula de la
siguiente manera:
Trabajo x 100
% Eficiencia mecánica =
Energía trabajo - Energía basal
Para el ejemplo de cálculo, usaremos un ejercicio realizado en una bicicleta
ergométrica, en que la carga de trabajo está expresada en kilopond/metro/minuto
(kpm/min). 1 kilopond metro es la fuerza que actúa sobre una masa de 1 kg a la
aceleración de gravedad normal. Para calcular la carga por minuto, en una
bicicleta ergométrica, es necesario conocer la distancia que se recorre en cada
vuelta de pedal, el peso que se desplaza y el número de vueltas de pedal, por
unidad de tiempo. Por ejemplo, si se pedalea a 50 revoluciones por minuto,
desplazando un peso de 2 kg, seis metros en cada vuelta de pedal, la carga
expresada en kilopond/metro/minuto, se calcula como sigue:
Kpm/ min = 50 x 6 x 2 = 600 kpm/min
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 19
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Continuando con el ejemplo, supongamos que un trabajador realiza un ejercicio
con una carga de 600 kpm/min. Su consumo de oxígeno basal es 0.2 l/min y en el
ejercicio alcanza un consumo de oxígeno de 2.2 l/min. Esto equivale a 1 y 11
kilocalorías por minuto respectivamente. Entonces, en este caso, se usa la
siguiente fórmula para el cálculo de la eficiencia mecánica:
Kpm/min x 100
% Eficiencia mecánica =
427 (Kcal/min totales-Kcal/min basales)
Reemplazando:
600 x 100
% Eficiencia mecánica =
= 14 %
427 ( 11 – 1 )
Retomando el nomograma de Astrand y Rhyming, este ofrece una alternativa para
realizar la prueba, utilizando solamente la carga en un ergómetro de bicicleta y la
frecuencia cardíaca. Como se puede observar en la figura 12, junto a la escala de
consumo de oxígeno, hay dos escalas, una para hombres y otra para mujeres, que
indican la carga en la bicicleta expresada en kpm/min.
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Figura 12. Nomograma de Astrand, con los detalles para calcular la
capacidad aeróbica a partir de un ejercicio efectuado en ergómetro de
bicicleta
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La forma de proceder es hacer la equivalencia entre carga y consumo de oxígeno
y, con este último valor, y la frecuencia cardíaca proceder en la forma que se
ilustró en la figura 12. En otras palabras, el método en este caso asume una
eficiencia mecánica fija, lo que puede conducir a serios errores, particularmente en
aquellos individuos que no saben pedalear y que pueden tener eficiencias
mecánicas muy inferiores al 22% que considera el nomograma. En estos casos,
las personas consumen más oxígeno que el que se asume en el nomograma y
como, por gastar más energía, su frecuencia cardíaca también es más alta, se
subestima la capacidad aeróbica. Por esta razón, lo señalado anteriormente, en
cuanto a la práctica que requiere el individuo antes de realizar la prueba formal, es
especialmente importante cuando no se mide el consumo de oxígeno, ya que se
ha observado que individuos bien familiarizados en el uso de la bicicleta, tienen
una eficiencia mecánica bastante cercana al valor de referencia del nomograma
de Astrand y Rhyming.
Lo mismo es válido, cuando la capacidad aeróbica se calcula utilizando el
nomograma, después de realizar una prueba subiendo y bajando un piso. Como
este ha sido un procedimiento ampliamente utilizado para evaluar trabajadores en
terreno, especialmente en países en desarrollo, conviene también hacer un
análisis crítico. En este caso, el nomograma tiene una escala de peso corporal y
asume que, cuando se sube y se baja un piso, todas las personas de igual peso
tienen la misma eficiencia mecánica. La parte del nomograma original, que se
emplea para este propósito, se muestra en la figura 13.
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Figura 13. Nomograma de Astrand y Rhyming para el cálculo de capacidad
aeróbica cuando el ejercicio se realiza subiendo y bajando un piso.
Consumo de
oxígeno
Frecuencia cardíaca
Para llevar a cabo la prueba, se debe subir y bajar el piso 22.5 veces por minuto.
Como se muestra en la figura 14, un ciclo completo implica subir el pie derecho,
luego el izquierdo y bajar en el mismo orden.
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Figura 14. Secuencia de pasos al emplear la prueba del piso con el
nomograma de Astrand
Terminada la prueba,
se
usa como referencia la escala de peso corporal
asumiendo, que el consumo de oxígeno, que está al mismo nivel en la escala
paralela, es equivalente al que la persona habría alcanzado en el esfuerzo, valor
con el cual se procede a realizar la estimación en la forma que se ilustró en la
figura 10. La misma crítica que se hizo para la estimación en ergómetro de
bicicleta, asumiendo eficiencia mecánica fija, es valida para la prueba del piso,
considerando que tiene algunos agravantes que la pueden hacer mucho más
imprecisa. La altura del piso es de 40 cm para varones y de 33 cm para mujeres.
Esto es fijo y no se puede cambiar por que se agregaría más error. Sin embargo,
personas de baja estatura, tienen serias dificultades, tendiendo a tropezarse
frecuentemente. Más aún, por el hecho de ser un ejercicio cuya intensidad no se
puede modificar, las personas con mala condición física superan rápidamente la
frecuencia cardíaca de 150 latidos por minuto, que hemos planteado como el nivel
más alto recomendable para evaluaciones en terreno, mientras que los de muy
buena aptitud, no alcanzan 125 latidos cardíacos por minuto, mínimo requerido
para el cálculo con el nomograma.
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Para finalizar, con el tema de los métodos para la evaluación de la capacidad
aeróbica, es necesario señalar que, si bien las técnicas descritas son de larga
data, nuestra experiencia revela que, para trabajos de terreno, cuando se conoce
su error y se toman las precauciones para reducirlo, estos pueden aportar valiosa
información. Lo concreto es que hay una diferencia importante entre medir y
estimar y en este tipo de evaluaciones a menudo se usa la palabra medir con
bastante liviandad. Por ejemplo, hay publicaciones en que se señala que la
capacidad aeróbica se “midió” aplicando el test de Cooper, que estima la
capacidad aeróbica muy indirectamente, ya que sólo mide la distancia que una
persona puede cubrir corriendo durante 12 minutos. Con este antecedente,
recurren a tablas desde donde se estima el consumo máximo de oxígeno. Las
circunstancias que pueden hacer variar esta distancia son muchas. Por mencionar
algunas, los resultados son influenciados por las características del terreno, el
clima, la hora del día, etc. Por esta razón, cuando estas pruebas se aplican a
trabajadores, con fines ergonómicos, se debe hacer un esfuerzo por realizar las
evaluaciones con técnicas confiables.
6. Otros indicadores de aptitud física: composición corporal.
Antes de analizar en detalle los límites de fatiga fisiológica, es conveniente
analizar otro indicador de aptitud física, que es de bastante relevancia en el
análisis de la respuesta fisiológica de los trabajadores, que es su composición
corporal. Como se destacó anteriormente, la capacidad aeróbica se expresa por
kilogramo de peso corporal, como una manera de “castigar” a las personas que
tienen sobrepeso o son francamente obesas. Sin embargo, existen casos, en que
el peso no es el problema sino que el contenido corporal de masa grasa. En otras
palabras, es necesario considerar la estructura física de la persona, ya que, como
destacaremos en la discusión que sigue, un alto peso,
puede no deberse a
exceso de grasa, sino que a un buen desarrollo músculo esquelético.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 25
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Hoy en día, el índice más usado para determinar si hay sobrepeso, es el índice de
masa corporal. Se obtiene dividiendo el peso corporal por la estatura al cuadrado,
mediante la siguiente fórmula:
PESO (kg)
INDICE DE MASA CORPORAL =
ESTATURA2 (metros)
De acuerdo al índice de masa corporal, las personas se califican como sigue:

Peso normal = 18.5-24.9

Sobrepeso
= 25.0-29.9

Obesidad
= 30 o mayor
Otro índice que relaciona el peso y la estatura, proviene de la “American Life
Insurance Company. La fórmula para varones, es la siguiente:
Peso Ideal = 50 + 0.75 (cms de estatura - 150)
En términos generales, si el peso es un 15 % superior al ideal, la obesidad es
discreta, entre 15 y 25 % es moderada, entre 25 y 50 % es considerada grave y
cuando excede el 50 % del peso ideal es denominada mórbida.
Si aceptamos que la cantidad de grasa corporal es el mejor indicador de obesidad,
cabe la pregunta: ¿cuanta grasa es mucha grasa?. Passmore, un destacado
médico nutricionista británico, propone la siguiente clasificación:
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PORCENTAJE DE GRASA CORPORAL
CLASIFICACION
HOMBRES
MUJERES
5 – 10
15 – 20
DELGADO
10 – 15
20 – 25
CORRIENTE
15 – 20
25 – 30
GORDO
SOBRE 20
SOBRE 30
OBESO
En los últimos años, algunos investigadores han señalado que para hombres
mayores, en que el promedio de grasa se sitúa alrededor del 25 %, el límite para
considerar obeso a un individuo debería ser 30 %. El equivalente para mujeres lo
fijan en 37 %. No obstante, estudiosos de la obesidad indican que, aunque es
usual que el promedio de grasa corporal aumente con la edad, esto no debería
asumirse como una aceptación tácita que las personas tengan o deban engordar
con el paso de los años. Por eso, se estima que los límites señalados por
Passmore, aunque estrictos, son referencias adecuadas, mejores que los
promedios grupales que a la larga terminarían aceptándose como valores
normales. En este caso vale aquello de: mal de muchos.
Para dar un ejemplo de la discrepancia que se produce entre los indicadores
peso/estatura, presentaremos los resultados de un estudio realizado por la Unidad
de Ergonomía en una refinería de la Octava Región. En la tabla 2, se puede ver
el contenido corporal de masa grasa y el porcentaje de peso ideal de una muestra
de trabajadores, de más de 30 años, clasificados por décadas.
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28
Tabla 2. % de peso peso ideal y % de masa grasa en una muestra de
trabajadores que realizaban labores sedentarias
Edad (años)
Número de
personas
Peso (kg)
30 - 39
40 - 49
50 - 60
35
59
14
76
75
71
Estatura (cm)
Masa grasa
(%)
% Peso Ideal
172
171
166
20.2
22.8
22.1
115
115
115
Como se puede ver en la tabla 2, los tres grupos superan en un 15% como
promedio su nivel de peso ideal, lo que es coincidente con los promedios de masa
grasa que marcan un nivel inicial de obesidad. No obstante, cuando se analiza el
número de sujetos que supera en un 15% su peso ideal y el número de personas
que superan el 20% de grasa corporal, la situación es completamente diferente.
Este análisis se puede ver en la tabla 3.
Tabla 3. Porcentaje de personas que superan el 20% de masa grasa y en un
15% su peso ideal.
Grupo de Edad
Masa grasa sobre 20%
Peso ideal sobre 115%
30 a 39 años
57
54
40 a 49 años
78
42
50 a 59 años
79
50
30 a 59 años
72
46
Como se puede observar, sólo en el grupo más joven, las cifras son similares. En
cambio, en los dos grupos de mayor edad, el contenido corporal de masa grasa
revela que hay un número mayor de obesos, que es lo que indica el criterio de
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 28
29
peso ideal. Esto se debe principalmente a que los indicadores peso/estatura no
consideran el somatotipo de la persona.
Desde tiempos remotos, ha existido un interés manifiesto por clasificar el tipo
corporal o físico de los individuos. Sobre esta base se han generado distintos
modelos, los cuales
han dado origen al concepto de
somatotipo, que es
simplemente una descripción de la estructura corporal presente.
El somatotipo se expresa en una calificación de 3 números, que representan los
componentes,
endomórfico,
mesomórfico
y
ectomórfico,
respectivamente,
siempre respetando este orden. Por ejemplo, un individuo en el extremo
endomórfico será 7-1-1, mientras que un mesomórfico será 1-7-1 y un ectomórfico
1-1-7. Todos los seres humanos somos una mezcla de estos tres componentes y,
por lo tanto, la gran mayoría de las personas, para cada componente, tiene
valores intermedios en esta escala de 1 a 7.
Para llegar a la calificación se
emplean técnicas fotográficas y antropométricas. Es necesario señalar, que el
somatotipo de una persona no es constante a través de toda la vida, ya que una
dieta o plan de acondicionamiento físico, puede alterar uno o varios componentes,
como por ejemplo disminución o aumento de la grasa corporal o de la
musculatura.
Para dar una idea más detallada de estos conceptos e ilustrar porque los índices
peso/estatura pueden llevar a errores, con respecto a la clasificación de la
composición corporal de una persona, en la figura 15 se muestran tres individuos
de somatotipo extremo.
Como se puede observar, los sujetos predominantemente endomórficos, tienen
una apariencia de contornos redondeados, sus miembros superiores e inferiores
tienden a ser cortos. Tienen predominio de tejidos blandos y predisposición a la
gordura. Se les describe como personas de caderas anchas y hombros angostos
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 29
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(forma de pera). En estas personas la relación peso/estatura, por lo general se
asocia bien con su contenido corporal de masa grasa.
Figura 15. Somatotipo de individuos extremos
ENDOMORFO
MESOMORFO
ECTOMORFO
Por su parte, los sujetos en extremo mesomórficos
tienen músculos bien
desarrollados y marcados, lo que les da una apariencia fuerte y robusta. Tienen
hombros anchos y caderas angostas, antebrazos y muslos bien desarrollados y
muy poca grasa corporal. En relación a los índices peso/estatura, es común que
estas personas sean calificadas como obesas, aún teniendo muy poca masa
grasa, ya que por su desarrollo muscular y óseo son de alto peso. De hecho, el
interés en el estudio de la composición corporal humana, se intensificó durante la
segunda guerra mundial, ya que, por ejemplo en Estados Unidos, un número
importante de deportistas que practicaban fútbol americano, estuvieron a punto de
ser excluidos del ejercito porque a los índices peso/talla aparecían como obesos.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 30
31
Por último, las personas en el extremo ectomórfico, tienen hombros, pecho y
caderas angostas y
piernas y brazos largos y delgados. Este tipo físico,
representa la linearidad relativa o delgadez. En estos sujetos, particularmente en
la edad adulta, sus características físicas, les permiten “ocultar” una cantidad
importante de grasa, pudiendo verse de apariencia delgada,
lo que es
corroborado por los índices peso/estatura. No obstante, pueden ser obesos
cuando se mide su grasa corporal. Usando un lenguaje coloquial son “flacos
obesos”. Esto puede explicar en parte importante, los hallazgos resumidos en la
tabla 3.
Por lo expuesto, el estudio de la composición corporal, es un indicador bastante
más objetivo del nivel de adiposidad de una persona, razón por la cuál es
conveniente
analizar
los
métodos
más
utilizados
para
su
evaluación,
particularmente, para estudios ergonómicos de terreno, en que pueden aportar
importante información acerca del balance de energía, tema que trataremos más
adelante.
El único método directo para estudiar la composición corporal es la disección, y no
es aplicable a seres vivos. Por ello, todos lo métodos descritos en la literatura son
indirectos, y tienen niveles variables de error. Aunque el cuerpo está compuesto
de grasa, agua, proteínas y minerales, la mayoría de estas técnicas asumen que
el cuerpo humano puede dividirse en dos compartimentos: masa grasa y masa
libre de grasa. En términos generales, los procedimientos para el estudio de la
composición corporal humana, se clasifican en métodos de laboratorio y técnicas
de terreno. En la actualidad, se dispone de diversos métodos de laboratorio. Sin
embargo, la medición de la densidad corporal se ha utilizado para desarrollar la
mayoría de las técnicas de terreno y por ello se hará una descripción de este
método.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 31
32
7. Densidad Corporal
De la física se sabe que la densidad de un objeto puede ser estimada mediante la
siguiente fórmula :
masa
Densidad = --------------------volumen
El mismo principio fue aplicado por Behnke (1942), para la estimación de la
densidad del cuerpo humano. Las consideraciones teóricas se remontan a
Arquímedes.
Básicamente, es un sistema físico de dos componentes, de
densidades conocidas, la determinación de la densidad del sistema total permite
calcular la proporción de cada componente. La grasa humana tiene una densidad
cercana a 0.9 g/ml y la masa libre de grasa se aproxima a 1.1 g/ml. Por lo tanto, si
una persona no tuviera grasa, su densidad se acercaría a 1.1 g/ml, mientras que,
si tuviera 100% de grasa, su densidad alcanzaría 0.9 g/ml. Tomando estos valores
extremos como referencia, Siri (1956), desarrolló la siguiente fórmula para el
cálculo de porcentaje de masa grasa.
4.95
Porcentaje masa grasa = ( --------------- - 4.5 ) 100
densidad
Una vez calculado el porcentaje de grasa, el peso de la masa grasa y el peso de la
masa libre de grasa se calculan de la siguiente manera :
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33
kg peso corporal x % masa grasa
kg masa grasa = -------------------------------------------------100
kg masa libre de grasa = kg peso corporal – kg masa grasa
En estudios de terreno, es difícil medir la densidad corporal, especialmente
cuando se necesita evaluar un gran número de personas. Se requiere mucha
cooperación de los sujetos, porque el volumen corporal,
debe obtenerse por
pesaje bajo el agua o por desplazamiento de agua. Esto significa que los
trabajadores deben sumergirse completamente en un estanque densitométrico.
Más aún, el volumen corporal debe corregirse, restando los volúmenes
pulmonares, por lo cual es también necesario realizar mediciones respiratorias. Si
bien existen otras técnicas, para medir la densidad del cuerpo, requieren equipos
muy sofisticados y son de alto costo.
Por todo lo expuesto, un número importante de investigadores, se ha involucrado
en la tarea de buscar alternativas simples para la estimación de la composición
corporal. Actualmente, hay numerosas técnicas disponibles, basadas en
mediciones
antropométricas, tales como pliegues de grasa subcutánea,
circunferencias y diámetros corporales. Sin embargo, hay que tener cuidado,
porque la mayoría de estos métodos pierden precisión, cuando se utilizan en
grupos diferentes de aquellos en que fueron originalmente desarrollados. Por ello,
la principal dificultad es decidir cuál de los numerosos métodos existentes es el
más adecuado para la población que se evalúa.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 33
34
8. El método de Durnin y Wormersley (1974)
Durnin y Womersley (1974), midieron pliegues de grasa subcutánea en los sitios
anatómicos denominados tricipital, bicipital, subescapular y suprailíaco, en 209
hombres y 272 mujeres, cuyas edades fluctuaban entre 16 y 72 años. Tomando
como referencia la densidad corporal, medida por pesaje bajo el agua, formularon
ecuaciones para el cálculo de la densidad corporal, a partir de la suma de esos
cuatro pliegues.
Hay dos aspectos importantes en el trabajo de Durnin y Womersley que merecen
un comentario. Primero, dividieron su muestra por sexos y consideraron cinco
grupos de edad. Al graficar las líneas de regresión entre pliegues de grasa
subcutánea y densidad, encontraron una tendencia clara a que la intersección
fuera más baja para los grupos de mayor edad. El segundo aspecto destacado por
estos investigadores, es que la relación entre pliegues de grasa subcutánea y
densidad corporal no es lineal, ya que, en sujetos obesos, grandes incrementos en
el grosor de los pliegues de grasa subcutánea se asocian con cambios moderados
en la densidad. Al expresar los valores de pliegues de grasa en forma logarítmica,
la relación se transforma en lineal y se pueden calcular ecuaciones de regresión.
Por esta razón, Durnin y Womersley (1974), desarrollaron sus ecuaciones usando
la expresión logarítmica de los pliegues de grasa subcutánea. La razón más
importante para recomendar las ecuaciones de Durnin y Womerley (1974), es que
ellas han sido validadas por Jones et al (1974), Parizkova (1977), Bakker y
Struikenkamp (1977) y Norgan et al (1982), en diferentes grupos étnicos, y se han
demostrado útiles, ya que mantienen su valor predictivo. Cabe destacar que Apud
y Jones (1980) validaron esta técnica para poblaciones chilenas.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 34
35
El instrumento requerido es un medidor de pliegues de grasa subcutánea, similar
al ilustrado en la figura 16. Este instrumento, recomendado por el Programa
Biológico Internacional, ejerce una presión constante a cualquier apertura y mide
las cifras en milímetros, con una precisión de 0.1 mm. El pliegue se debe tomar
entre el pulgar y el índice y separar los tejidos subyacentes antes de colocar el
instrumento. Todas las mediciones se realizan, convencionalmente, al lado
izquierdo del cuerpo.
Figura 16. Instrumento para medir pliegues de grasa subcutánea
Los sitios anatómicos donde se miden los pliegues de grasa subcutánea, deben
ser ubicados de acuerdo a las siguientes definiciones:

Tricipital : Con el brazo colgando relajado, punto medio entre el borde del
acromión y el epicóndilo lateral del húmero (figura 17 a)

Bicipital : A la misma altura que el tricipital (figura 17 b)

Subescapular : Bajo el ángulo inferior de la escápula (figura 17 c)

Suprailíaco : Sobre la cresta ilíaca, en la línea media axilar (figura 17 d).
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 35
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Figura 17. Pliegues de grasa subcutánea
a) pliegue tricipital
b) pliegue bicipital
c) pliegue subescapular
d) pliegue suprailíaco
a
c
b
d
Una vez medidos los cuatro pliegues de grasa subcutánea, la densidad se puede
calcular empleando las ecuaciones propuestas por Durnin y Womersley (1974), de
acuerdo al grupo de edad al que pertenece la persona evaluada:
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Ecuaciones para hombres
Rango de edad (años)
Ecuación
20-29
d = 1.1631 – 0.0632 x
30-39
d = 1.1422 – 0.0544 x
40-49
d = 1.1620 – 0.0700 x
+ 50
d = 1.1715 – 0.0779 x
Ecuaciones para mujeres
Rango de edad (años)
16 -19
d = 1.1549 - 0.0678 x
20 -29
d = 1.1599 - 0.0717 x
30 - 39
d = 1.1423 - 0.0632 x
40 - 49
d = 1.1333 - 0.0612 x
+ 50
d = 1.1339 - 0.0645 x
donde : d = densidad; x = logaritmo de la suma de 4 pliegues de grasa
subcutánea.
Terminado el cálculo de la densidad corporal, el porcentaje de masa grasa se
determina con la ecuación de Siri y el peso de la grasa y de la masa libre de
grasa, como se explicó anteriormente.
Para mayor claridad, se presentará un ejemplo de cálculo. Los pliegues de grasa
subcutánea de un hombre de 29 años, 55,5 kg de peso son :
-
Tricipital
=
4.0 mm
-
Bicipital
=
2.5 mm
-
Subescapular =
8.2 mm
-
Suprailíaco
5.1 mm
=
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 37
38
La suma de estos 4 pliegues es igual a 19.8 mm y el logaritmo es igual a 1.297.
Como tiene 29 años, se selecciona la ecuación para su edad :
Densidad = 1.1631 – 0.0632 x 1.297 = 1.081 g/ml
La densidad se convierte a porcentaje de grasa con la ecuación de Siri.
4.95
% masa grasa = ( ----------------- - 4.5 ) x 100 = 7.9%
1.081
kg de peso x % grasa
Luego : kg masa grasa = -------------------------------------100
55.5 x 7.9
Kg masa grasa = -------------------------- = 4.4 kg
100
Kg masa libre de grasa = kg de peso – kg masa grasa
Kg masa libre de grasa = 55.5 – 4.4 = 51.1
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 38
39
Resumen:
Capacidad aeróbica es sinónimo de consumo máximo de oxígeno (se
abrevia como VO2 max), el cual refleja la capacidad combinada de los
sistemas cardiovascular y respiratorio para obtener, transportar y
entregar oxígeno a los músculos durante el trabajo, como también la
eficiencia de este tejido para metabolizar oxígeno.
La capacidad aeróbica se modifica substancialmente con la actividad
física y el sedentarismo.
La única forma de medir la capacidad aeróbica en forma directa es
sometiendo al sujeto en estudio a pruebas de esfuerzo máximo. La
técnica es compleja y puede involucrar problemas para personas con
afecciones cardiovasculares o respiratorias.
Existen varias formas de estimar la capacidad aeróbica, entre las que
se destacan: el método de extrapolación y el nomograma de Astrand.
Los indicadores peso/estatura no consideran el somatotipo ni
describen la estructura corporal de la persona.
Existen tres somatotipos extremos: mesomórfos,
ectomorfos.
endomorfos y
Actualmente, hay numerosas técnicas disponibles para estimar la
composición corporal, tales como pliegues de grasa subcutánea,
circunferencias y diámetros corporales. Sin embargo, hay que tener
cuidado, porque la mayoría de estos métodos pierden precisión,
cuando se utilizan en grupos diferentes de aquellos en que fueron
originalmente desarrollados.
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 39
40
Preguntas y ejercicios:
1. En una actividad en que la persona debe desplazarse de un lugar a otro, el
gasto de energía caminando a una velocidad determinada:
a)
b)
c)
d)
e)
Es mayor en los individuos de menor masa libre de grasa
Es mayor en los individuos de más alto peso corporal
Es independiente del peso si el trabajo es el mismo
Depende de la capacidad aeróbica de la persona
Todas son falsas
2. La capacidad aeróbica es un buen índice de:
a) la capacidad de un sujeto para enfrentar trabajos dinámicos pesados
b) la capacidad del organismo para captar, transportar y entregar oxígeno a los
músculos
c) los mecanismos anaeróbicos máximos por los cuales el organismo obtiene
energía
d) a y b son verdaderas
e) b y c son verdaderas
3. La capacidad aeróbica:
a) es el consumo de oxígeno medido en trabajos reales
b) es el consumo de oxígeno de reposo más el consumo de oxígeno medido
durante un trabajo que limite en lo pesado
c) es el consumo de oxígeno máximo que se puede sostener durante 8 horas
de trabajo
d) es el consumo de oxígeno promedio que se puede sostener durante 8 horas
de trabajo
e) todas son falsas
4) El contenido corporal de masa grasa es un buen índice de:
a)
b)
c)
d)
e)
El gasto de energía en relación al peso del cuerpo
El tamaño de la masa osteoporosa
Las reservas de energía
El tipo de nutrientes en la dieta
Todas son verdaderas
5) La principal característica de un individuo mesomórfico es tener:
6) La principal característica de un individuo endomórfico es tener:
7) La principal característica de un individuo ectomórfico es tener:
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 40
41
Resuelva los siguiente ejercicios
1. Una persona realiza un ejercicio en una bicicleta ergométrica con una carga de
900 kpm/min. El consumo de oxígeno para ese esfuerzo alcanza 2.8 litros por
minuto, mientras que su nivel de consumo de oxígeno basal era de 0.3 litros por
minuto. Calcule:
Porcentaje de eficiencia mecánica
Si hubiese utilizado el nomograma de Astrand, sin medir
consumo de oxígeno, la capacidad aeróbica habría sido
subestimada o sobreestimada
2. En un sujeto de 31 años, que pesa 86 kg y mide 1.75 metros de estatura, Ud.
mide los siguientes pliegues de grasa subcutánea:
Bicipital 3 mm
Tricipital = 4 mm
Subescapular = 12 mm
Suprailíaco = 15 mm
Calcule lo siguiente:
Índice de masa corporal
Densidad corporal
% masa grasa
Kilogramos de masa grasa
Kilogramos de masa libre de grasa
Obeso = 1
Corriente = 2
Gordo = 3
A
28.1
1.059
17.5%
15.1
70.9
B
49
1.066
14.2%
12.2
73.8
Respuesta
2.1 Con los datos anteriores calcule el IMC del sujeto y compare.
Las preguntas y la resolución del problema se comentaran en el Chat
correspondiente a analizar este tema
DIPLOMADO EN ERGONOMIA / Unidad de Ergonomía / Universidad de Concepción 41
42
Bibliografía
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