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• LISBETH CALLATA CHAVARRIA

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Fisiología del trabajo

INGENIERIA DE METODOS

Propósito de la clase

Cuando usted complete esta sesión, debe comprender y aplicar: 1. Fisiología. 2. Metabolismo total. 3. Metabolismo basal. 4. Metabolismo de actividad. 5. Metabolismo digestivo. 6. Corazón pulmones y circulación. 7. Sistema respiratorio. Frecuencia de respiración. 8. Capacidad vital pulmonar. 9. Ritmo cardiaco. Métodos de medición. 10. Pasos para resolución de problemas. 11. Practica dirigida.

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Fisiología

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Fisiología

• Ciencia que estudia las funciones y la salud humana.

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¿Que es el metabolismo?

• Forma en que el cuerpo utiliza los nutrientes de la alimentación para almacenarlos o producir energía. Metabolismo

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Metabolismo total • El metabolismo proporciona la energía necesaria al cuerpo humano para poder desarrollar actividades o funciones vitales. • Puede calcularse del modo siguiente:

MetTot = MetBas + MetAct + MetDig o El metabolismo total es igual (MetTot): • MetBas = metabolismo basal • MetAct = metabolismo de actividad • MetDig = metabolismo digestivo. • (se expresa en watts).

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Metabolismo Basal (MetBas) • Mantiene la temperatura corporal, las funciones y la circulación de la sangre. Factor (Cte) MetBas Hombres :

1.28 W / kg

Factor (Cte) MetBas Mujeres :

1.16 W / kg

La diferencia: Las mujeres tienen metabolismo limitado y un porcentaje mas alto de grasa.

MetBas =

Factor Cte. x Peso Corporal

• El metabolismo basal es igual al factor de metabolismo basal (que depende del sexo) multiplicado por el peso de la persona.

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Metabolismo de Actividad (MetAct) • Proporciona energía a los músculos para desarrollar diversas actividades.

Se obtiene mediante tablas que expresan valores en W / Kg. considerando el tipo de actividad que se realiza • El metabolismo de actividad es igual al factor de metabolismo de actividad (que depende de la actividad) multiplicado por el peso de la persona.

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Tabla de calculo (MetAct)

Tabla para el cálculo del metabolismo de actividad expresada en W / kg. según el tipo de actividad

•

MetAct Proporciona energía a los músculos para desarrollar diversas actividades

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Tabla de calculo (MetAct)

Tabla para el cálculo del metabolismo de actividad (cont.)

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Metabolismo Digestivo (MetDig) • También conocido como de acción dinámica específica, proporciona la energía necesaria para digerir los alimentos y es equivalente al 10% de la suma del metabolismo basal más el metabolismo de actividad.

MetDig = 0.1 (MetBas + MetAct)

1 Watt = 0.86 Kcal / hora 1.163 Watt = 1 Kcal / hora

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MetTot = MetBas + MetAct + MetDig MetDig = 0.1 * (MetBas + MetAct) Reemplazando:

MetTot = MetBas + MetAct +0.1(MetBas+MetAct) MetTot = MetBas + MetAct +0.1MetBas+0.1MetAct

MetTot = MetBas (1 + 0.10) + MetAct (1+0.10) MetTot = 1.10 MetBas + 1.10 MetAct Se tiene:

MetTot = 1.10(MetBas + MetAct)

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MetTot = 1.10(MetBas + MetAct )

MetBas = (Watts/Kg) MetAct = (Watts/Kg) MetDig = (Watts/Kg)

MetTot

Conversión: 1 Watts = 0.86 kcal/h

 Watts   Watts   0.86 kilocalori as  = 1.1*  * kg  +  * kg  *  * horas  hora    kg    kg

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El Metabolismo y el Sistema Cardiovascular

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Corazón , pulmones y circulación

• El metabolismo proporciona la energía que permite el funcionamiento de músculos y órganos.

• El corazón es la bomba que permite la circulación de la sangre. • Los pulmones proporcionan el oxígeno y eliminan el bióxido de carbono.

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El corazón consta de 2 bombas: Sangre del cuerpo

CO

Aurícula derecha

El corazón funciona como dos bombas

2

Aurícula izquierda

Ventrículo Ventrículo izquierdo derecho

PULMONES

O

2

Sangre al cuerpo

Primera bomba: Activa la circulación pulmonar

Segunda bomba: Activa la circulación sistemática

Ciclo del corazon

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Frecuencia de respiración:

10 - 20 por min → descanso 40 - 45 por min → adultos (máximo) 60 por min → algunos atletas

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Capacidad vital pulmonar • Lo máximo que se puede exhalar después de la aspiración máxima. Es el Índice de capacidad pulmonar de una persona expresado en mililitros.

CapVit : Cap. Vital (mililitros)

CapVit Hombres

= 56.3 (Estatura) – 17.4 (Edad) - 4210

CapVit Mujeres

=

Estatura (cm)

54.5 (Estatura) – 10.5 (Edad) - 5420

Edad (edad en años)

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Ritmo cardíaco: • El ritmo cardiaco es determinado por la carga metabólica a diferencia de las emociones o la vasodilatación por el calor. IncRitmo : Aumento de ritmo cardíaco ( latidos / minuto ) IncMet : Aumento del metabolismo (W)

IncRitmoCard = K + 0.12 (IncMet)

K : Constante = 2.3 si se trabajo únicamente con los brazos de pie o sentado. = – 11.5 si se camina y se trabaja con los brazos.

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Ritmo cardíaco máximo •

El ritmo cardiaco máximo se refiere al número de veces que el corazón se puede contraer por minuto de una forma segura.

RitmoMax = 220 - Edad (Astrand y Rodahl - 1970)

RitmoMax = 200 – 0.66 (Edad) (Arstilla - 1972)

Es un buen índice de la dificultad de la tarea.

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Métodos de medición del ritmo cardíaco:

• Palpación (muñeca/cuello) contar latidos en 10 o en 15 segundos y multiplicar por 6 o por 4 respectivamente. • Medios electrónicos (lectura de picos de ondas).

• Por oído (estetoscopio).

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Problemas de Fisiología en el trabajo: Pasos a seguir para resolver problemas de fisiología del trabajo

1. Leer detenidamente el enunciado. 2. Identificar sexo del operario (hombre, mujer). 3. Identificar datos (peso del operario, actividad, ritmo cardiaco). 4. Colocar los datos y establecer relaciones algebraicas. 5. Resolver las expresiones algebraicas para hallar variables desconocidas. 6. Tener cuidado con las unidades. 7. Calcular metabolismo considerando el total de horas a trabajar. 8. Analizar situación actual y compararla con situación propuesta. 9. Recomendar una solución tomando en cuenta los resultados.

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Ejercicio 1 Un empleado de 65 Kg. consumió en su jornada de trabajo de 8 horas en una guardería infantil 1,600 kilocalorías. Del empleado en estudio se conoce la siguiente distribución de sus labores: Actividad Limpiar los baños Lavar pisos Limpiar ventanas Tender camas

Tiempo de la actividad 1 hora 1,5 horas 0,5 horas 2 horas

Consumo metabólico de la tarea 1,2 W/Kg. 1,4 W/Kg. 3,0 W/Kg. 3,5 W/Kg.

Además se sabe que dedica 45 minutos a su refrigerio (0,4 W/Kg.) y que el 10% de su turno efectivo de trabajo (sin considerar el refrigerio) la persona está caminando (2,0 W/Kg.) a) Determinar si el operario está envuelto en alguna otra actividad que no esté señalada en el cuadro b) De ser así, estime el tiempo y el metabolismo de actividad promedio asociado a esta otra actividad.

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Solución: a)

Operario Peso Jornada Consumo energético

= = = =

Hombre 65 Kg 8 horas 1600 kcal.

MetTot = 1.10(MetBas + MetAct) MetTot

 Watts   Watts   0.86 kilocalori as  = 1.1*  * kg  +  * kg  *  * horas  hora    kg    kg

Limpiar Baños = 1.10( 1.28*65 +1.2*65)0.86*1=

152.50 KCalorías

Lavar piso = 1.10( 1.28*65 +1.4*65)0.86*1.5 =

247.19 KCalorías

Limpiar ventanas = 1.10( 1.28*65 +3*65)0.86*0.5 = 131.59 KCalorías

Tender Camas = 1.10( 1.28*65 +3.5*65)0.86*2= Refrigerio = 1.10( 1.28*65 +0.4*65)0.86*0.75 =

Caminar = 1.10( 1.28*65 +2*65)0.86*0.8 =

Total =

587.84 KCalorías 77.48 KCalorías

161.35 KCalorías

1,357.95 KCalorías

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Total = 1,357.95 KCalorías Tiempo

= 1 + 1.5+.5+2+0.75+0.80 =

Diferencia de consumo = 1,600 - 1,357.95 =

6.55 hrs.

242.05 Kcalorias

Esta Envuelto en otra actividad= Si. Le sobran Kcalorias

b) De ser así, estime el tiempo y el metabolismo de actividad promedio asociado a esta otra actividad

Diferencia de tiempo = 8hrs. -6.55 hrs = 1.45 hrs. Metab total = 1.10( Met Basal +Met Act) Sea X la actividad: 242.05 = 1.10( 1.28*65 + X *65 ) 0.86*1.45 Factorizando:

242.05 = (1.28 * 65 + X * 65) 1.10 * 0.86 * 1.45 X = 2.7148 − 1.28 X=

1.43 w/Kg

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Ejercicio 2 Una alumna usuaria de la Cafetería y del menú universitario, comenta sobre su cansancio y falta de energía, por lo que el Dpto. de Nutrición decide validar si su consumo de alimentos (1,500 Kilocalorías) le está proporcionando energía suficiente. En promedio las actividades que desarrolla la alumna por día, son como siguen: Actividad Escuchar clase Escribir en la computadora Hacer tareas Caminar Almorzar

Tiempo (horas) 4 2 2 1 1

KA (W / Kg) 0,6 0,8 1,2 2,0 0,4

Si la alumna tiene 20 años y pesa 55 Kg., se solicita: a) Confirme si el cansancio se debe a una deficiencia de calorías. b) Indicar a qué otras razones se puede deber el cansancio de la alumna c) Calcular cuál será el aumento del metabolismo si la alumna dedica 1 hora adicional a realizar aeróbicos (KA = 5,6 W / Kg.) y si requerirá incrementar su alimentación.

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Solución: a) Alumna Mujer Peso Jornada Consumo energético

= 55 Kg = 10 horas = 1,500 kcal.

Escuchar Clase = 1.10( 1.16*55 +0.6*55)0.86*4= 366.29 KCalorías Escribir en PC = 1.10( 1.16*55 +0.8*55)0.86*2 =

203.96 KCalorías

Hacer Tareas = 1.10( 1.16*55 +1.2*55)0.86*2 =

245.58 KCalorías

Caminar = 1.10( 1.16*55 +2.0*55)0.86*1 =

164.41 KCalorías

Almorzar = 1.10( 1.16*55 +0.4*55)0.86*1 =

81.17 KCalorías

Total = 1,061.41 KCalorías La estudiante solo consume 1,061.41 Kcalorias. Diferencia de consumo = 1,500 - 1061.41 = Tiempo Total

= 4 + 2+2+1+1 =

438.79 Kcalorias

10 hrs.

El cansancio que padece la estudiante no se deben a la falta de calorías.

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b) Indicar a qué otras razones se puede deber el cansancio de la alumna La estudiante padece de Cansancio intelectual a causa de la excesiva dedicación y esfuerzo (10 horas), muchas horas sin descansar lo suficiente. Y puede provocar ansiedad generalizada que consiste en un estado de ansiedad y preocupación constante y persistente, con inquietud, tensión muscular, cansancio, irritabilidad, problemas para concentrarse y problemas de sueño. (STRESS).

c) Calcular cuál será el aumento del metabolismo si la alumna dedica 1 hora adicional a realizar aeróbicos (KA = 5,6 W / Kg.) y si requerirá incrementar su alimentación. Aerobicos = 1.10( 1.16*55 +5.6*55)0.86*1 =

351.72 KCalorías

Incremento de consumos = 1,061.41 + 351.72 =

1413.13 Kcalorias

Con el incremento de esta actividad No requerirá incrementar su alimentación

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Ejercicio 3 La limpieza de las habitaciones de una clínica está a cargo de un operario que mide 162 cm. Las tareas asociadas a la actividad de limpieza y sus correspondientes metabolismos de actividad, se muestran en la siguiente tabla: Tarea

W/kg.

Lavar pisos

1,4

Limpiar ventanas

3,0

Tender camas

3,5

Barrer alfombras

1,9

Aspirar

3,1

Suponiendo que el tiempo destinado a cada tarea es el mismo (1 hr) y sabiendo que el operario se ajusta a la tabla antropométrica, Calcular el metabolismo total requerido (Kcal./hora) por el operario.

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Solución: Estatura = 162 cm Operario = Hombre

Datos de tablas: Estatura media = 171.41

Peso promedio = 78.73

Desv. estándar = 7.270

Desv. estándar = 12.373

Calculo de Z:

z=

x - μ 162 -171.41 − 1.2944 = = 7.27 σ

Ahora calculamos el peso P:

P - 78.73 -1.2944 = = 12.373

P = -1.2944*12.373 + 78.73 = 62.71 kg

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P = -1.2944*12.373 + 78.73 = 62.71 kg

Solución: Lavar Pisos = 1.10( 1.28*62.71+1.4*62.71)0.86*1=

158.98 KCalorías

Limpiar Vent. = 1.10( 1.28*62.71 +3.0*62.71)0.86*1 =

253.91 KCalorías

Tender camas = 1.10( 1.28*62.71 +3.5*62.71)0.86*1 =

283.56 KCalorías

Barrer Alfombras= 1.10( 1.28*62.71 +1.9*62.71)0.86*1 = 188.64 KCalorías Aspirar = 1.10( 1.28*62.71 +3.1*62.71)0.86*1 =

259.83 KCalorías

Total = 1,144.95 KCalorías Total = 1,144.95 KCalorías 228.98 Kcalorías/hora

5 Horas En 1 Hora

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Ejercicio 4 En una planta industrial, Pedro es un operario de 65 años (peso 70 kg.) que durante su jornada de trabajo de 7.5 horas efectivas dedica el 70% de su tiempo a la actividad de pintura de paredes (factor de actividad: 1.7 W / kg.), el 20% de su tiempo apoya haciendo tareas de lijado en el taller de carpintería (factor de actividad: 2.7 W / kg.), el 10% de su tiempo trabaja en la limpieza de ventanas de su zona de trabajo (factor de actividad: 3.0 W / kg.) a) Determine usted las kilocalorías que Pedro necesita durante su jornada de trabajo. b) Si el ritmo cardíaco de Pedro mientras realiza la actividad de limpieza de ventanas es de 130 latidos/minuto y en ese momento lo necesitan para realizar un trabajo nuevo que se realiza solo con los brazos (con un factor de actividad: 4.5 W / kg.), indique si Pedro puede realizar este nuevo trabajo considerando el ritmo cardiaco máximo establecido por Arstilla en 1972.

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Solución: a) Determine usted las kilocalorías que Pedro necesita durante su jornada de trabajo.

Operario : Hombre

Peso

: 70Kg.

Edad

: 65

Metabolismo P = 1.10(1.28*70+1.7*70) = 229.46 Watts * 0.86 * 7.5 * 70%= 1,036.Kcal.

L = 1.10(1.28*70 +2.7*70)= 306.46 Watts * 0.86 * 7.5 * 20%= LV = 1.10(1.28*70 +3*70)

395.33 Kcal

212.57 Kcal.

= 329.56 Watts * 0.86 * 7.5 * 10%=

b)

Total = 1,643.91 KCalorías

D = 1.10(1.28*70 +4.5*70)

= 445.06 Watts

Inc. De Metabolismo = 445.06 watts – 329.56 watts = 115.50 Watts Ritmo Cardiaco máximo

( Arsilla 1972)

= 220 – 0.66*(edad) = 220 – 0.66*65= 177.10 latidos

Inc Ritmo (lat/min) = 2.3 + 0.12 * IncMet(watts) = 2.3+0.12*115.50 = 16.16 latidos Ritmo Inicial = 130 latidos

Inc. Ritmo Ritmo Final

= 16 latidos = 146 latidos

Si puede realizar la tarea.

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Ejercicio 5 Un equipo de trabajo compuesto por 5 operarios realizaba una tarea con un coeficiente de metabolismo de actividad igual a 1.9 W/kg. Pedro, uno de los operarios de este equipo ( tiene 40 años y 70 kg. de peso ), registraba un ritmo cardiaco de 120 lat./min. Ahora este grupo ha sido destinado a otro trabajo, donde para la nueva tarea, considerada de más exigencia, Pedro registra un ritmo cardiaco de 134.3 lat./min. Se sabe además que ambas tareas se pueden realizar de pie o sentado y sólo con los brazos. En base a los anterior se pide:

a) Calcular el incremento del metabolismo total entre la tarea anterior y la nueva tarea. b) Determinar la constante del metabolismo de actividad de la nueva tarea. c) Calcular el consumo energético total (en kcal. ) que tendría un operario promedio (78kg) si realizara esta nueva tarea durante 8 hrs.

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Solución

Datos: Peso: 70 Kg. Operario: Hombre

Edad: 40 años Ritmo cardiaco inicial: 120 lat./min. Ritmo cardiaco otra tarea: 134.3 lat./min

Tarea de pie o sentado solo con brazos = K = 2.3

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a. Calcular el incremento del metabolismo total entre la tarea anterior y la nueva tarea . IncRitmo = K + 0.12 (IncMet) K = 2.3

Trabajo solo con brazos

IncRitmo =

134.3 – 120

IncRitmo =

14.3 lat./min.

IncRitmo =

2.3 + 0.12(IncMet)

14.3-2.3 = 0.12(IncMet)

14.3 - 2.3 IncMet = 0.12 IncMet =

100 Watts

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b. Determinar la constante del metabolismo de actividad de la nueva tarea.

MetTot =

1.1 (MetBas +MetAct)

MetTotal 1 = 1.1 (1.28*70 + 1.9*70) MetTotal 1 =

244.86 Watts

MetTotal 2 =

244.86 + 100

MetTotal 2 =

344.86 Watts

344.86 =

1.1 ( 1.28*70 + X *70)

Despejar «X»

X=

3.198W/kg

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c. Calcular el consumo energético total (en kcal. ) que tendría un operario promedio (78kg) si realizara esta nueva tarea durante 8 hrs. MetTotal = 1.1 ( 1.28*78+3.198*78) MetTotal = 384.27

watts

Metabolismo de trabajador de 78 kg. en 8 horas 1 Watts = 0.86 kcal/h

MetTotal = 384.27 watts MetTotal =

x 0.86 kcal/h x 8 horas

2643.78 Kcal

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Ejercicio 6 Un trabajador de 1.70 mts de estatura lleva un régimen alimenticio de 2500 kilocalorías para el desarrollo de actividades en su jornada de 8 horas en una fabrica de muebles. Sus actividades se distribuyen del modo siguiente: Actividad

Tiempo

Factor de actividad W / Kg.

Aserrar tableros

1.5 horas

6.6 W/kg

Pintar muebles

2.5 horas

1.7 W/kg

Armar muebles

1.5 horas

2.7 W/kg

Almorzar

1.0 horas

0.4 W/kg

Por problemas de diseño del sistema de trabajo ocupa 1.5 horas al día en desplazarse dentro de la empresa (2 W/kg). Determinar:

a) Si el régimen alimenticio del trabajador le proporciona energía suficiente de acuerdo a las actividades que realiza. b) Si tiene un exceso de kilocalorías insumidas por día, ¿cuales son los riesgos a largo plazo?. c) Si se rediseña el método de trabajo con lo cual solo usa 0.5 horas por día al caminar. ¿Cuál sería el máximo metabolismo total que le podría exigir una nueva actividad asumiendo que mantiene su régimen alimenticio?

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Solución 1. Identificar datos del operario: Datos:

Estatura = 170 cm Operario = Hombre Alimentacion= 2500 Kcal

Jornada = 8 horas Peso= ? Estandarizar variable

Tabla:

μ= 171.41 σ= 7.270

Reemplazando:

x-μ 170 - 171.41 z = = = = −0.1939 σ 7.270

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Calculamos el peso

z=

X

:

x -μ σ

- 0.1939 =

x - 78.73 12.373

X = -0.1939 x 12.373 + 78.73 X=

76.33 Kg.

Peso = 76.33 Kg.

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 Watts   Watts   0.86 kilocalori as  MetTot = 1.1*  * kg  +  * kg  *  * horas  hora    kg    kg

Metabolismo:

Aserrar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 6.6 x 76.33) x 0.86 x 1.5 =

853.50

Pintar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 1.7 x 76.33) x 0.86 x 2.5 =

537.95

Armar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 2.7 x 76.33) x 0.86 x 1.5 =

431.08

Almorzar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 0.4 x 76.33) x 0.86 x 1 =

121.31

Caminar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 2 x 76.33) x 0.86 x 1.5 =

355.26

2299.11 Kcal a) Es suficiente con la alimentación que tiene de 2500 Kcal. Es superior a 2299.11 Kcal

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b) Si tiene un exceso de kilocalorías insumidas por día, ¿cuales son los riesgos a largo plazo?.

Sube de peso. Problemas del corazón. Fatiga. c) Si se rediseña el método de trabajo con lo cual solo usa 0.5 horas por día al caminar. ¿Cuál sería el máximo metabolismo total que le podría exigir en una nueva actividad asumiendo que mantiene su régimen alimenticio?

Aserrar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 6.6 x 76.33) x 0.86 x 1.5 =

853.50

Pintar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 1.7 x 76.33) x 0.86 x 2.5 =

537.95

Armar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 2.7 x 76.33) x 0.86 x 1.5 =

431.08

Almorzar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 0.4 x 76.33) x 0.86 x 1 =

121.31

Caminar = 1.1 (1.28 x 76.33 + 2 x 76.33) x 0.86 x 0.5 =

118.42

2062. 26 Kcalorias 2500 Kcalorias Metabolismo máximo para una nueva actividad

437.74 Kcalorias

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