El ejercicio en el interior y sus circunstancias (I). Esfuerzo máximo sostenible

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¿Por qué sudamos tanto practicando el rodillo o la bicicleta estática? ¿Por qué el pulso se dispara aunque estemos haciendo el mismo esfuerzo? ¿Por qué no somos capaces de hacer el mismo esfuerzo durante el mismo tiempo que en el exterior?  Necesitaré dos o tres entradas para que no se haga muy largo y pesado explicar cómo funciona este proceso con un local con la ventana cerrada, abierta y con ventilador.

Como ya sabemos, con una eficiencia del 20 al 25% en la obtención de energía muscular tenemos un problema de calor. Si a eso le añadimos que cuando entrenamos en casa la energía cinética no va a ningún sitio ya que usamos un rodillo que transforma esa energía en calor, el 100% de la energía que consumimos se transforma en calor.

Supongamos unas condiciones típicas antes de comenzar un entrenamiento: una habitación de 10 m2, una altura de techos de 2.5m y una ventana de 1 m2. Además estamos en la típica habitación que está a unos 20ºC y con un 45% de humedad. Consideramos que además tenemos un ordenador o televisión que consume 90w y tenemos una luz de bajo consumo.

Abrimos la ventana y comenzamos a pedalear. Los que hayáis hecho esto cuando llega el invierno ya sabéis lo que ocurre, a los pocos minutos comenzáis a sudar y si aguantáis una hora ya podéis suponer que el charco va a ser grande. Supongamos que queremos consumir unas 1000 kcal en una hora de entrenamiento y que es de noche y fuera apenas hay viento, con unos 5ºC de temperatura exterior.

Bien, por un lado está el calor que se genera en la habitación, las 1000 kcal y además el calor que produce el ordenador, 90 wh, equivalente a unas 78 kcal. Por otro lado está el vapor de agua que producimos al respirar, que son 160 gramos por cada 1000 kcal.

Por último, gracias a diversos experimentos sabemos que en convección natural (velocidad del aire por debajo de 2km/h) se pueden eliminar hasta 325 W/m2de piel cuando la habitación está en torno a 13ºC. Lo máximo que se suele aguantar hasta el colapso está en subir unos 2ºC la temperatura corporal y el calor específico de un cuerpo humano está en unos 3.52 kJ/kgºC.


Primero el ejemplo de máxima potencia

Independientemente del tamaño de la habitación o de si usamos aire acondicionado a baja velocidad, el colapso a máxima potencia no ocurre porque la habitación se calienta, sino que ocurre porque a esa temperatura nuestro cuerpo va acumulando calor al no haber suficiente flujo de aire alrededor de nuestro cuerpo. Todos estos ejemplos los haremos con mis valores y con las ecuaciones a pie de página:

A 320 W, más o menos mi valor máximo en 1 hora, con un rendimiento del 21.5%, estaremos generando 1168 W (ecuaciones 2 y 3). Para una superficie de la piel de unos 1.8 m2 eliminaremos 585 W a través de la piel, así que acumularemos 583 W en forma de calor.

Si pesamos 78 kg, con un calor específico de 3.52 kj/kgºC, necesitaremos acumular 549,000 J (549 kJ) para subir 2ºC nuestra temperatura corporal. Acumulando 583 W en forma de calor quiere decir que nos llevará 941 segundos en llegar al colapso, casi 16 minutos.
  
Entonces, ¿cómo podríamos hacer una prueba de esfuerzo de una hora suponiendo que no va a subir la temperatura de la habitación?

Si recurrimos a experimentos de transmisión de calor, un cuerpo humano húmedo con un viento de 3 m/s, unos 10 km/h llega a eliminar 850 w/m2, lo que hace que en nuestro caso elimine 1,530 W, impidiendo que el calor se acumule en nuestro cuerpo, ya que generamos 1,168 W. Por lo tanto, con un buen ventilador podremos hacer la prueba de esfuerzo de 1 hora sin colapsar por el calor.

Sin embargo, si la habitación es relativamente pequeña y se acumula el calor o no tenemos un aire acondicionado, el colapso vendrá porque el calor que generamos en vez de acumularse en nuestro cuerpo se acumulará en la habitación. Ese calor acumulado hará que cada vez sea más difícil eliminar el calor e irremediablemente tendremos que abandonar. Lo veremos en las siguiente entrada.

Por último, en ausencia de un ventilador o de corrientes de aire, aún estando en el exterior a baja temperatura (13ºC), el cuerpo humano trata de situarse en una situación de “no acumulación de calor”. Por eso mismo, aunque la duración del entrenamiento impida que lleguemos al colapso, si no hacemos un esfuerzo mental el cuerpo buscará eliminar el calor que genera, en mi caso son 160 W y hará costoso ir por encima.

Ecuaciones usadas:
1.       Potencia consumida (w) = Calorías consumidas (cal) /tiempo *4.18 J/cal
2.       Rendimiento  = Potencia generada (w)/Potencia consumida (w)
3.       Potencia consumida (w) = Potencia generada (w) + Calor (w)
4.       Calor acumulado (J) = Calor (w) * tiempo (segundos)

5.       Salto de temperatura (ºC) = Calor acumulado (J) / [Peso (Kg)*Calor específico(j/gºC)]

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El ejercicio en el interior y sus circunstancias (II)