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Canales Sectoriales
Protección Laboral
1ª parte

Conceptos físico-médicos básicos en el entrenamiento del bombero

Ramón Torra Piqué, Dr. Ingeniero Industrial14/07/2020
El Centro Nacional de Medios de Protección, perteneciente al INSHT de Sevilla, ha realizado una serie de estudios para evaluar la aptitud de los probadores del ERA que efectúan los ensayos, conforme a exigencias normativas, durante el proceso de certificación. Las recomendaciones contenidas en este artículo se basan en las indicaciones fruto de la experiencia acumulada en este Organismo Notificado y la propia asimilada en el diseño y puesta en servicio de instalaciones de entrenamiento.
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En consonancia con la Ley 31/1995 de Prevención de Riesgos Laborales y conforme al RD 773/1997 sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud, relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual (EPI), se hace referencia, en su artículo 7 así como en el Anexo IV.4, a la utilización y mantenimiento de los EPI y a los riesgos adicionales derivados de la propia utilización del equipo. En el caso de los equipos de protección respiratoria (EPR), usados por los bomberos en las intervenciones (frente al fuego, fugas de gases, etc), es necesario el entrenamiento para habituarse al uso eficaz de los EPI utilizados.

La principal recomendación es que el usuario del ERA (figura 1) ha de superar una Revisión Médica General con requisitos adicionales, debiendo el doctor determinar la aptitud, al objeto de evitar que la utilización del ERA comporte un riesgo sobreañadido para su salud y seguridad. Las razones son las siguientes:

  • Los equipos respiratorios autónomos (ERA) con botella de aire comprimido se consideran del Grupo 3, es decir con peso superior a 5 kg.
  • La resistencia a los flujos inhalados y exhalados es notorio y exigen un gran esfuerzo, considerado el trabajo respiratorio adicional de una alta incomodidad.
  • Las repercusiones cardiovasculares son debidas fundamentalmente al sobrepeso que supone el uso del ERA y, en nuestro caso, a la dotación de intervención habitual (chaquetón, pantalón, casco, botas y guantes), 15-18 kg según botella.
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Figura 1: Bombero en acción utilizando un ERA como protector respiratorio y verificando la presión en la botella, para determinar su autonomía.

El Reconocimiento Médico Específico, a efectuar a todos los usuarios de ERA, como medidas de prevención adicionales, es según criterio del facultativo médico responsable de la evaluación de aptitud, comprendiendo con carácter orientativo y no exhaustivo:

  • Presión Arterial y Frecuencia Cardíaca en posición de sentado y en ortostatismo.
  • Pruebas funcionales respiratorias y de ser necesaria radiografía de tórax.
  • Electrocardiograma basal y de esfuerzo (ergometría valorativa en función de un trabajo corto e intenso), especialmente a los mayores de 40 años.
  • Valoración de ansiedad (Test de Hamilton).
  • Control de agudeza visual, otoscopia y audiometría.

El contenido del artículo, en esta 1ª parte, describe las fuentes de energía muscular, sus características y funciones, así como el ritmo cardíaco versus la intensidad del ejercicio realizado.

Suministro de energía

Diversos sistemas de fuentes de energía

En el cuerpo hay sustancias químicas que permiten a los músculos contraerse o relajarse. La sustancia se denomina trifosfato de adenosina o ATP. Es un compuesto que, durante la actividad muscular, se transforma en difosfato de adenosina o ADP, mientras confiere energía directa para el músculo. Esquemáticamente esto puede representarse así: ATP > ADP + energía.

Sin embargo, la cantidad de ATP en los músculos es limitada y si nada sucede, esta fuente de energía pronto se agota. Afortunadamente hay un número de sistemas que prestan ayuda adicional al músculo, los cuales constantemente retornan ATP desde el ADP que está presente, de forma que la cantidad de ATP permanece suficiente para que el músculo desarrolle su actividad. El primer sistema de ayuda corresponde al fosfato de creatina una sustancia también presente, pero en pequeñas cantidades, que es capaz de transformar el ADP a ATP rápidamente, es decir: fosfato de creatina + ADP > creatina + ATP.

Si bien debe aclararse que este sistema no puede ofrecer una solución permanente, puesto que la energía suministrada por esta fuente no es posible mantenerla por un largo periodo. En realidad, la cantidad de ATP directamente disponible es suficiente para 1 o 2 s con intensidad máxima y la cantidad de fosfato de creatina se agota después de 6 s a 8 s.

Sin embargo, otras soluciones permanentes ofrecen sistemas de ayuda quemando alimentos, lo cual significa que se oxidan, principalmente carbohidratos y grasas. Estas sustancias se ingieren conjuntamente con los otros nutrientes y se almacenan en depósitos para usarlos cuando se precisen. El depósito de grasa, visto como una fuente de energía, es prácticamente ilimitado. Esto no sucede con los carbohidratos por ejemplo azúcares, almidones y glucosa. Estos se acumulan como glicógeno, principalmente en el hígado y músculos. La cantidad almacenada puede variar ampliamente pero mayormente es suficiente para una hora a plena potencia. La combustión de grasas en esquema es el siguiente: grasas + oxígeno + ADP > dióxido de carbono + ATP + agua.

El CO2 formado se elimina con la respiración a través de los pulmones. La combustión de los carbohidratos es más compleja, requiere dos reacciones sucesivas según el esquema:

  • 1ª fase: glucosa + ADP > lactato + ATP.
  • 2ª fase: lactato + oxígeno + ADP > dióxido de carbono + ATP + agua.

En la primera fase no se utiliza oxígeno, mientras que si lo hace la segunda. El lactato, también llamado ácido láctico, formado como un producto intermedio en los ejercicios ligeros, se transforma directamente en la segunda fase, dando como resultado: glucosa + oxígeno ADP > dióxido de carbono + ATP + agua.

Cuando el nivel de ejercicio se intensifica, hay un punto en que esta transformación no tiene lugar. La demanda de energía es tanta que la segunda fase se retrasa y entonces la capacidad no es suficiente para transformar el ácido láctico producido en la primera fase. El resultado es una acumulación de lactato en los músculos que trabajan.

Característico de una acumulación de acidosis es la aparición de dolor en piernas (ciclistas) o dolor en brazos (remeros), causando una sensación de pérdida de potencia, no pudiendo mantener el movimiento con la misma intensidad. Sin embargo un ciclista o corredor debe conseguir un espacio de tiempo entre él y en aparecer la rampa, causada por la acidosis. El atleta que puede posponer en mayor medida la llegada de la acidosis a menudo es el ganador de la carrera.

Desde los músculos el lactato se transmite al sistema circulatorio. Si se toman muestras de sangre durante el ejercicio puede determinarse el contenido de lactato en el laboratorio. Los valores de lactato obtenidos son una buena medida de qué forma y en que intensidad se está realizando el ejercicio. La producción de energía mediante altos valores de lactato es una situación de emergencia. Como resumen, se podrían inferir las siguientes conclusiones:

a) Fosfato de creatina + ADP > creatina + ATP: aeróbico, aláctico (usando oxígeno, sin formación de lactato).

b) Glucosa + ADP > lactato +ATP (glicolisis): anaeróbico, láctico (sin usar oxígeno, formando lactato).

c) Glucosa + oxígeno + ADP > agua + dióxido de carbono + ATP: aeróbico, aláctico (usando oxígeno, sin formación de lactato).

d) Grasa + oxígeno + ADP > agua + dióxido de carbono + ATP: aeróbico, aláctico (usando oxígeno, sin formación de lactato).

Algunas características de estos sistemas

1) El sistema de fosfato de creatina o sistema CP

La energía suministrada por este sistema es directamente disponible. Cuando aumentamos la intensidad al máximo este sistema puede suministrar energía durante 6 a 8 s por agotamiento de la cantidad de fosfato de creatina, lo cual tiene lugar al inicio del ejercicio. El retorno del CP, después de acabar el ejercicio, también es rápido. Después de 22 s se retorna la 1/2 y a los 44 s. se han retornado 3/4 del CP. El sistema CP es adecuado para picos de potencia alternados con descansos bastante largos, ya que el retorno de CP no es suficiente.

2) Un sistema de emergencia usado por los ‘sprint’ en acción

Varía de persona a persona, cuando se sobrepasa el nivel de intensidad. En función del nivel del ejercicio y de la persona es preciso cesar el ejercicio en un periodo de segundos a minutos. Al finalizar es preciso de 20 a 30 min. de descanso hasta que todo el lactato presente en el cuerpo se neutraliza. Altos contenidos de lactato dan la sensación de fatiga, piernas pesadas y dolor muscular. Además, produce una respiración rápida y tendencia a tener que parar el ejercicio.

3 y 4) El suministro de energía aeróbica precisa para activarse (2 a 3 min)

La reserva de carbohidratos es limitada, mientras que la de grasas es ilimitada- Los dos sistemas trabajan a la vez, pero su aportación al proceso de suministro total de energía varía en función del nivel del ejercicio y entrenamiento. En los ejercicios de rendimiento submáximo y de larga duración el sistema del carbohidrato predomina, pero poco a poco el mando lo toman las grasas. De este modo el cuerpo protege las reservas de glicógeno.

El sistema aeróbico combinado es excelente y puede ser mantenido hasta altas edades, mejorando su capacidad hasta un factor del 50% con el entrenamiento, ver tabla A.

Tabla A: Resumen de fuentes de energía, función de la intensidad del ejercicio

Suministro energía

Tipo reacción

Anaeróbico, no láctico

(1) y (2)

Anaeróbico, láctico

Glucosa sin O2  

(2)

Aeróbico, no láctico

(3) y (4)

Energía por ATP/ Fosfato creatina Glicólisis Glucosa y grasas quemando oxígeno
Para producir Energía directa

2-3 mmols ATP

36 mmols ATP

Tiempo activación

Tiempo suministro

Inmmediato

15 s a 20 s

10-15 s

2 a 3 minutos

2 a 3 minutos

hasta 4.000 minutos

Subproducto Sin lactato Lactato Sin lactato
Denominación Fosfato creatina Sistema láctico Sistema aeróbico
Actividad

Inicio del ejercicio

Sprint

Hasta la parada

Ejercicio breve

Ejercicio larga duración
Ejemplos 100 m de sprint

> 1km bicicleta

400-800 m carrera

Carrera de etapas

bicicleta o maratón

Capacidad Capacidad de sprinter Capacidad según tolerancia al lactato Aumento capacidad por entrenamiento

 

Carbohidratos, grasas y proteínas

La más importante fuente de energía, para rendir intensivamente en deportes, son los carbohidratos capaces de suministrar más energía por unidad de tiempo. Sin embargo, cuando la intensidad del ejercicio es baja, la combustión de las grasas empieza a tener importancia.

Un corredor de 400 metros toma su energía quemando los carbohidratos. Para un ciclista en etapas o un corredor de maratón, deportes que requieren resistencia, tiene mayor importancia la combustión de las grasas. El ciclista en la etapa final o durante el arranque precisa cambiar a los carbohidratos ya que las grasas no proporcionan suficiente energía.

Para atletas entrenados la cantidad de carbohidratos es de aprox. 700-800 g, siendo suficientes para 60 a 90 minutos de ejercicio intenso. Si en este periodo los carbohidratos no se recuperan, se eleva el contenido de glucosa en la sangre. Las grasas y proteínas son, cuando se agotan las reservas de glicógenos, la más importante fuente de energía, pero en esta etapa ocurre una disminución en la velocidad. Las reservas de grasas en muchos atletas son de 10 a 15 kg, siendo teóricamente suficientes para 15.000 min de paseo rápido o 4.000 min de maratón.

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Figura 2: Datos sobre las diversas fuentes de energía y los l/min de O2 que se precisa para oxidar 1 g de las mismas. A la derecha curvas y porcentajes entre grasas e hidrocarburos que consumen una persona no entrenada (NE) y otra entrenada (EN).

En la figura 2 se indican datos sobre la energía producida por la oxidación de las diversas fuentes de energía. Durante el ejercicio el cuerpo selecciona la fuente más apropiada en función de la cantidad de O2 disponible. Durante ejercicios de baja intensidad preferentemente se oxidan las grasas ya que se dispone de suficiente O2.

La oxidación de los carbohidratos requiere menos oxigeno, por consiguiente, ejercicios intensos consumen CnHn y se recurre a las proteínas solo cuando el ejercicio es muy duradero o muy intenso, pero a pesar que el O2 necesario es el más bajo su disponibilidad energética es más difícil de liberar. Actualmente se ha demostrado que las proteínas tienen también un papel en el aporte de energía de hasta un 5 a 15% en los deportes de resistencia, pudiendo aumentar el porcentaje en ejercicios muy intensos hasta el agotamiento. Este aporte no es ventajoso ya que las proteínas residen en la masa muscular e influyen en el rendimiento.

Frecuencia cardíaca (pulso e intensidad) del ejercicio

En la práctica diaria del entrenamiento se utilizan las pulsaciones como un estándar para medir la intensidad del ejercicio, puesto que existe una correlación lineal entre ambas.

El entrenamiento óptimo, para ejercicios de resistencia, se realiza a una intensidad para la cual el oxígeno transportado por el sistema se activa al máximo, hasta que la acumulación de lactato en el músculo no se alcanza. Es la denominada zona de intercambio del ejercicio aeróbico a anaeróbico. Depende de la persona y oscila entre 140 a 180 pulsaciones/min.

El profesor Conconi encontró que la correlación puede no ser lineal, para ejercicios de alta intensidad, ya que mientras esta se incrementa el pulso no siga la linealidad (figura 3). Este es el punto de desviación PR y corresponde a la intensidad máxima que puede realizarse con energía aeróbica. Estableció la velocidad (en el velódromo) que debía mantener el ciclista Mosser, durante el record de la hora, para no agotarse. Si se incrementa la velocidad aumenta la acumulación de lactato (pasamos al aporte de energía anaeróbica al sistema) y, como mayor ventaja, no es necesario tomar muestras de sangre para determinar el punto PRmax.

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Figura 3: Curvas relativas al ritmo cardíaco (RC) según la intensidad del ejercicio que se efectúa. A la derecha el punto de intercambio (PR) que corresponde a la intensidad máxima para el consumo de energía aeróbica.

Influencia de la intensidad del ejercicio y las pulsaciones

Después de un periodo de ejercicios intensos las pulsaciones, para una misma intensidad, han disminuido considerablemente. En el gráfico de la izquierda (figura 4) se observa el pulso en reposo (70) de una persona no entrenada (NE), comparado con el pulso (40) de la misma persona, después de un periodo de ejercicios intensivos (cuyo pulso en reposo ha descendido). En el ejemplo: a una persona de 20 años le corresponde un PRmax = 200 y permanece invariable sin afectarle el nivel de entrenamiento. El cambio más importante, entre la persona NE y la EN, es la diferencia entre los valores del pulso en el punto de intercambio (PR):

  • NE: PR 70 a 130, versus EN: PR 40 a180; aporte de energía aeróbica
  • NE: PR 130 a 200, versus EN: PR 180 a 200; aporte de energía anaeróbica

Un atleta entrenado es capaz de mantener la zona de ejercicio aeróbico más amplia.

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Figura 4: Diferencias en el pulso al ejercitarse entre una persona de 20 años EN y otra, de la misma edad, NE. En la parte derecha curvas con el contenido de lactato entre una persona NE y otra EN, conforme a la intensidad del ejercicio.

Control del pulso en acción

Durante el ejercicio es importante disponer de un control de las pulsaciones, a fin de mantener un ritmo de intensidad, para que no se sobrepasen los valores PRmax, definidos para cada edad del ejercitante.

Normalmente se utilizan los pulsímetros (figura 5) que consisten en una cinta de pecho que emite el ritmo cardíaco a un reloj de pulsera, en el cual se han prefijado los valores frontera que al alcanzarse emite una alarma sonora, registrando al propio tiempo y a cortos intervalos el valor real recibido.

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Figura 5: Foto de un ejercitante en acción usando un pulsímetro para el control del pulso, con datos recomendados del pulso máximo conforme a la edad.

Comentarios

Por razones de espacio este artículo continúa en una 2ª parte, en la cual se desarrollan temas sobre la disminución en el consumo de O2 con el entrenamiento, así como variaciones en las pulsaciones respecto a la edad y la temperatura ambiental.

Bibliografía

• Documentación de AUER GmbH relativa a ‘Firefighters training’.

• Test G26 para autorizar al bombero el uso del ERA en Alemania.

• Training Lactate and Pulse Rate, (G.J.M. Janssen).

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