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En esta 1ª parte del artículo, se describen las Bases de la Evaluación Energética en los aparatos ergométricos de la sala de ejercicios, conforme a la intensidad del ejercicio realizado

Bases de evaluación energética para el entrenamiento de los bomberos

Ramón Torra Piqué, Dr. Ingeniero Industrial16/12/2020

Las bases de la Evaluación Energética corresponden a los ejercicios de entrenamiento, que efectúan los bomberos con los aparatos ergométricos y en la pista modular (figura 1), para su habilitación en el uso de los equipos de protección respiratoria (ERA), usando la dotación personal normalmente utilizada en las intervenciones de extinción de incendios.

Figura 1...
Figura 1: Disposición general, en esta 1ª parte como ejemplo, de los aparatos ergométricos (en sala de ejercicios B1, B2, B3 y B6) en una galería de entrenamiento, para habituar al bombero en el uso del equipo de protección respiratoria en las intervenciones reales.

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 esta 1ª parte del artículo, se describen las bases de la evaluación energética en los aparatos ergométricos de la sala de ejercicios (A en la fgura 1), conforme a la intensidad del ejercicio realizado.

Necesidad de definir las unidades físicas utilizadas

Para efectuar la ‘evaluación energética’, relativa a las condiciones en que se realizan los ejercicios y tareas en la GE, es necesario determinar en cada caso el gasto energético que comporta su ejecución por el ejercitante, teniendo en cuenta sus características corporales, edad, nivel de entrenamiento, cargas que soporta y condiciones del entorno en la pista modular de entrenamiento o laberinto.

A continuación, se definen los parámetros físicos y sus unidades de medida (sistema SI) utilizadas, para calcular el gasto energético en cada fase del ejercicio y cuya adición va a corresponder al gasto energético total o ‘evaluación energética’, que relacionaremos con el consumo de aire que ha precisado el ejercitante, para determinar un coeficiente que definimos como el ‘Rendimiento Operativo’. Este coeficiente RO nos sirve como parámetro indicador del rendimiento personal, que mejora al desarrollar su ‘Programa de Entrenamiento’, al aumentar su capacidad de habituación al uso del ERA.

Como resumen relacionamos en la tabla A las unidades físicas que se utilizan y sus equivalencias, para determinar la ‘evaluación energética’ que debe superar el ejercitante al realizar un determinado ejercicio en la galería de entrenamiento (GE).

Tabla A: Unidades físicas utilizadas y sus equivalencias
Parámetro Definición Unidad Equivalencias
Masa 'm' Corresponde al peso de un objeto dividido por la gravedad. kilogramo 'kgmasa'

1 kg = P/g

1 kg = P/10
Gravedad 'g' Atracción que se ejerce sobre un cuerpo por la masa de la Tierra.

Valor ‘g’

10 m/s²
NA
Fuerza/Peso 'F/P' Es el producto de la masa de un objeto por la gravedad. Newton 'N'

F = m x g

1 N = 1kg x 10
Trabajo 'T' El producto de la fuerza ejercida a un cuerpo por el espacio recorrido. julio 'J' 1 J = 1 Nxm
Pontencia 'P' Es el trabajo realizado por unidad de tiempo. vatio 'W' 1 W = 1 J/s

Ejercicios en los aparatos ergométricos (figura 2)

Los aparatos ergométricos son equipos diseñados para realizar ejercicios, dosificando las cargas físicas de trabajo aplicables en una prueba de esfuerzo, oponiendo al ejercitante una resistencia perfectamente cuantificable, que comporta un gasto energético y le obliga a realizar un movimiento determinado en los que intervienen determinadas masas musculares del cuerpo. El aparato ergonómico tiene que reproducir el gesto biomecánico específico que se pretende, pero sin requerir una habilidad especial, de forma que la prueba pueda ser realizada con similar eficiencia mecánica por cualquier persona sometida al mismo tipo de entrenamiento.

En el caso de la galería de entrenamiento —GE— para la habituación de los ejercitantes en el uso del ERA, generalmente se instalan aparatos cuyo funcionamiento está relacionado con trabajos típicos de los bomberos en sus intervenciones, tales como manejar cargas, subir escaleras, etc., para ejercitar y fortalecer los sistemas de potencia muscular, locomotora y respiratoria, soportando el peso extra del ERA sumado a la dotación de EPI, así como la resistencia respiratoria y la claustrofobia que comporta la máscara.

A continuación, se describen los aparatos ergométricos usualmente empleados en las GE para bomberos, indicando su función, parámetros operativos, ejercicios programados y valoración típica de la carga física de trabajo que corresponde a cada uno de ellos. Para aquellos ejercicios en que sí intervenga el peso total (peso propio + protecciones corporal y respiratoria), se ha tomado el peso (masa) estándar de 100 kg, por lo cual habrá que efectuar las correcciones oportunas (aplicando el factor de peso) al valorar el gasto energético individual.

Figura 2: Miscelánea de ejercicios ergométricos realizados en los aparatos de la Sala B, ubicados conforme se indica (como ejemplo en la figura 1)...

Figura 2: Miscelánea de ejercicios ergométricos realizados en los aparatos de la Sala B, ubicados conforme se indica (como ejemplo en la figura 1).

Martillo de caída o percusión

Descripción (figura 3 o 3bis):

Durante el ejercicio se levantará y asentará un peso deslizante, fijado en el extremo de un cable de acero guiado por rodillos situado sobre una polea de inversión y en el otro extremo dispone de una manilla de agarre, El conjunto móvil dispone de una envolvente de chapa y perfiles laminados, con una placa base en acero para anclaje sobre suelo.

Figura 3: Disposición del martillo de caída o percusión con las luces operativas descritas en el texto

Figura 3: Disposición del martillo de caída o percusión con las luces operativas descritas en el texto.

Las condiciones en que se efectúa el ejercicio son las siguientes:

  • El monitor indica la posición frente al aparato e instruye sobre la ejecución del ejercicio, sin desplazamiento del cuerpo, por lo cual no interviene su peso real al calcular el gasto energético
  • Hay que mantener un ritmo programado al encenderse la luz amarilla para el inicio de la elevación del peso hasta que se enciende la luz azul, señalando que la amplitud se ha completado y el golpe es válido; debiendo entonces pausadamente descender el peso hasta su posición inferior, manteniendo controlada la maniobra.
  • El inicio del próximo golpe lo marca al iluminarse una luz ámbar situada en la parte superior izquierda, mientras que el fin de ejercicio viene indicado por el avisador acústico o la luz azul, situada en la parte superior derecha.
  • Los músculos ejercitados son: bíceps, tríceps, pectorales y glúteos.

Las valoraciones energéticas de los ejercicios programadas, como un ejemplo típico, se indican en la tabla B siguiente, teniendo en cuenta que se ha fijado un tiempo de 120 s a 150 s en cada configuración, con un descanso de 120 s:

Tabla B : Ejercicios programados en martillo de percusión
Código 02 MP 03 MP 04 MP
Posición del mando para la cadencia de cada golpe 2 3 4
Tiempo en segundos (t) 120 120 150
Descanso en segundos 120 120 120

Cadencia en segundos

Número de golpes (n)

8

16

6

20

6

25

Trabajo x golpe Parámetro del MP= 500 Nm

Trabajo del ejercicio (T)

J (julios) = Parámetro x n

7.500 J 10.000 J 12.500 J
Potencia en el ejercicio (P) 66,6 W 83 W 83 W
T = 500x n; ejemplo: n = 20, T = 10 kJ ; t = 120, P = T/t = 83 W

Figura 3 bis: Martillos de percusión en acción durante un ejercicio programado
Figura 3 bis: Martillos de percusión en acción durante un ejercicio programado.

Bicicleta ergométrica

Descripción (figura 4):

El ejercitante permanece sentado, con las manos en el manillar y los pies sobre los pedales. En el ejercicio se debe mantener un ritmo de pedaleo venciendo la carga ergonómica (potencia) prefijada, durante un tiempo programado. El mecanismo electromagnético de frenada se aloja en un bastidor que dispone de pedales, manillar con asiento ajustable en altura y placa base para anclaje. Las condiciones en que se efectúa el ejercicio son las siguientes:

Las condiciones en que se efectúa el ejercicio son las siguientes:

  • El monitor adecúa la posición sobre el aparato e instruye sobre la ejecución de este ejercicio dinámico, en el cual no se desplaza el cuerpo, por consiguiente no interviene el peso real cuando se calcula el gasto energético.
  • Hay que mantener un ritmo constante de pedaleo (50 a 60 por minuto) que viene indicado en una pantalla luminosa al ejercitante, desarrollando la potencia muscular para vencer el esfuerzo programado. En caso de sobrepasar el pulso máximo, calculado por el microprocesador (opcional), disminuye automáticamente el esfuerzo.
  • Al alcanzar el tiempo en minutos programado se desactiva la potencia programada, lo cual indica el fin del ejercicio y el ejercitante debe descender de su posición dirigiéndose al banco de descanso.
  • Los músculos ejercitados son todos los relativos al sistema locomotor.
Figura 4: Bicicletas en acción durante un ejercicio programado

Figura 4: Bicicletas en acción durante un ejercicio programado.

Las valoraciones energéticas de algunos de los ejercicios programados en el panel de mando, como ejemplo típico, se indican en la tabla C, teniendo en cuenta que se ha fijado un tiempo del ejercicio 120 s, con un descanso de 120 s en todas las configuraciones:

Tabla C: Ejercicios programados en bicicleta ergonómica
Código 02 BE 03 BE 04 BE
Programa en uno o dos escalones de potencia X Y Z
Potencia en el ejercicio (P) W (vatios) 60 + 80 70 + 90 80 + 100
(Tiempo en segundos) t 60 + 60 60 + 60 80 + 100
Descanso en segundos 120 120 120
Trabajo del ejercicio T (julios) = W/t 8.400 J 9.600 J 10.800 J
T = P / t ; ejemplo: P = 70, t = 120; T = 70 x 120 = 8.400 J

Escalera sin fin

Descripción (figura 5 y 5bis).

Durante el ejercicio se mantiene la posición sobre el aparato, con la mano agarrando el peldaño que aparece en la parte superior y los pies subiendo los escalones al ritmo prefijado, durante un tiempo determinado que corresponde a una altura en metros. El mecanismo sin fin se ubica en un bastidor de chapa de acero y perfiles laminados, formando una carcasa. Las condiciones en que se efectúa el ejercicio son las siguientes:

  • El monitor indica la posición frente al aparato e instruye sobre la ejecución de este ejercicio dinámico, en el cual sí se desplaza el cuerpo, por consiguiente interviene el peso real al calcular el gasto energético. Debe aplicarse el factor corrector al personalizar el ejercicio.
  • Hay que mantener un ritmo de subida que viene determinado por la velocidad programada. Cuando se ilumina la luz ámbar se inicia el arranque suave, sin sacudida, acelerando hasta el ritmo prefijado. El ejercitante debe coordinar el movimiento de brazos y piernas, como si trepase por una escalera de mano, procurando mantener la posición y agarrar el peldaño cuando emerge en la parte superior. En caso de no poder mantener el ritmo de subida el pie corta una barrera fotoeléctrica para la desconexión automática de la escalera.
  • Al alcanzar la altura en metros programada se activa una señal acústica y se detiene el movimiento de la escalera. Es el fin del ejercicio y el ejercitante efectúa un descanso.
  • Los músculos ejercitados son todos los relativos al sistema locomotor y ligeramente en hombros y en los brazos
Figura 5: Escalera sin fin con el detalle de las luces operativas descritas en el texto

Figura 5: Escalera sin fin con el detalle de las luces operativas descritas en el texto.

Las valoraciones energéticas de los ejercicios programadas se indican en la tabla D siguiente, teniendo en cuenta que se ha fijado un tiempo de 120 a 180 s, seguido de un descanso de 120 s a 150 s, según sea la configuración:
Tabla D. Ejercicios programados en Escalera sin fin
Código 02 ES 03 ES 04 ES
Posición del mando para velocidad de subida (m/s) 2 3 4

Altura programada

H (metros)

12 16 20

Peso (corporal + carga)

(Newton) = m x g

Parámetro estándar = 100 g

Equivalentes a 1.000 N

Trabajo del ejercicio

T (julios) = H x Peso (N)

12.000 J 15.000 J 20.000 J
t (tiempo en segundos) 120 150 180
Descanso en segundos 120 150 150

Potencia en el ejercicio

P (vatios) = T/tiempo

100 W 106 W 111 W
T= H x 1.000; ejemplo: H=16, t=150; T16x1.000=15 kJ; P=15.000/150 = 106 W; velocidad subida= H/t= 160/150 = 0,106 m/s

Figura 5 bis: Disposición de una escalera y un martillo de caída
Figura 5 bis: Disposición de una escalera y un martillo de caída.

Cinta sin fin

Descripción (figura 6).

El ejercitante permanece erguido sobre la cinta, con las manos en el agarradero frontal y los pies preparados para la marcha. En el ejercicio se debe mantener un ritmo de marcha adecuado a la velocidad prefijada durante un tiempo programado. Además de la regulación de la velocidad es posible inclinar la cinta para incrementar el gasto energético del ejercicio. El arranque de la cinta es lento hasta alcanzar la velocidad prefijada, lo cual permite al ejercitante adecuar el ritmo y amplitud de pisada.

Las condiciones en que se efectúa el ejercicio son las siguientes:

  • El monitor verifica la posición sobre el aparato e instruye al ejercitante sobre la ejecución de este ejercicio dinámico, en el cual, sí se desplaza el cuerpo, por consiguiente, interviene el peso total cuando se calcula el gasto energético.
  • Hay que mantener un ritmo constante de marcha que viene marcado por la velocidad prefijada, desarrollando la potencia locomotriz adecuada para mantener la posición sobre la cinta y superar, si es el caso, la inclinación que comporta un mayor gasto energético.
  • Al alcanzar el tiempo en minutos programado se reduce la velocidad de la cinta hasta el paro, señal que indica el fin del ejercicio y el ejercitante se dirige hacia el banco de descanso.
  • Los músculos ejercitados son todos los relativos al sistema locomotor.
Figura 6: Disposición de la cinta sin fin

Figura 6: Disposición de la cinta sin fin.

Las valoraciones energéticas de los ejercicios programadas se indican en la tabla E siguiente, teniendo en cuenta que se ha fijado un tiempo de 120 s a 180 s en cada configuración, con un descanso de 120 s a 180 s.

Tabla E: Ejercicios programados en cinta sin fin
Código 02 CE 03 CE 04 BE
Velocidad V (en km/h) 5 6 4
Inclinación Φ (en %) 2 2 3
t (tiempo en segundos) 120 120 180
Descanso en segundos 120 150 180
Peso (corporal + carga) (Newton) = m x g

Parámetro estándar = 100 kg

Equivalentes a 1.000 N

Trabajo del ejercicio

T (julios) = fórmula

5.000 J 6.000 J 8.000 J

Potencia en el ejercicio

P (vatios) = T/t

41,6 W 50 W 48,8 W

T=1.000 x V(1 + Φ) / 360; ejemplo: V = 6 km/h, Φ = 2

T=1.000 x 6 x 120 (1+2) / 360 = 6 kJ; P = T/t=6000 /120 = 60 W

Comentarios

Por razones de espacio este artículo continúa en una 2ª parte, en la cual se describen los ejercicios en la pista modular, sus características, grados de dificultad y evaluación energética, así como la correspondiente para un determinado ejercicio combinado de entrenamiento.

Bibliografía

  • Documentación de AUER GmbH relativa a ‘Firefighters training’.
  • Test G26 para autorizar al bombero el uso del ERA en Alemania.
  • Figuras propias y capturadas de catálogos descargados de Internet.

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