Mensuração de trabalho, potencia e gasto energético

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Universidade Federal Fluminense
Fisiologia do Movimento I
Mensuração de trabalho, potência e gasto energético
Jônatas Silveira de Almeida
Introdução
Durante o estudo da fisiologia do exercício se faz necessário o conhecimento dos equipamentos utilizados, das mensurações realizadas durante os testes com exercícios e do modo como são expressos o trabalho, a potência e o gasto energético. Tais conhecimentos são importantes para diversas situações, desde para o entendimento e conhecimento das necessidades energéticas das atividades físicas até a prescrição de exercícios para atletas de elite e pesquisas que necessitam de testes nos quais os participantes estarão submetidos a uma frequência fixa de gasto energético. Além disso, tal conhecimento é de suma importância na parte prática para diversas áreas como fisioterapeutas, técnicos, educadores físicos, especialistas em exercícios ou fisiologistas de exercício. 
Para que seja possível a mensuração e a interpretação há a utilização de unidades de medida. É usado pelos cientistas o sistema métrico como o sistema de mensuração para expressar massa, comprimento e volume. Para a mensuração de energia, trabalho, potência e força houve uma tentativa de padronização e com isso a criação das unidades do Sistema Internacional (unidades do SI). As unidades do SI são:
Fonte: Fisiologia do exercício teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8º ed. Pg. 16.
Trabalho 
Como definição temos que o trabalho é o produto da força pela distância em que a força atua.
TRABALHO = FORÇA X DISTÂNCIA
Para o trabalho a unidade de SI para força é o newton (N), enquanto distância o metro (m). Entretanto, muitas vezes iremos nos deparar com unidades tradicionais sendo utilizadas para expressar o trabalho e a energia, como – por exemplo – trabalho expresso em quilogramas-metros (kgm).
Fonte: Fisiologia do exercício teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8º ed. Pg. 17.
Potência 
A potência dependerá do trabalho, isso se deve por ser o termo utilizado para descrever quanto trabalho é realizado por unidade de tempo. A unidade de SI é o watt (W), sendo definida como 1 joule por segundo.
POTÊNCIA = TRABALHO / TEMPO
A potência irá servir para descrever a velocidade em que o trabalho é realizado (taxa de trabalho ou débito de potência). É a taxa de trabalho que descreverá a intensidade do exercício. 
Fonte: Fisiologia do exercício teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8º ed. Pg. 17.
Gasto energético 
O corpo a todo momento produz calor como consequência da produção de energia. Sua produção pelo organismo desde as células até os órgãos compreende a taxa do metabolismo energético.² Não conseguimos medir de forma direta a energia utilizada no organismo, como as necessárias para uma contração muscular. Entretanto, com o avanço da tecnologia, vem sendo possível o uso de métodos indiretos utilizados para calcular a velocidade total do gasto energético, seja em repouso ou em uma atividade.³ A unidade básica para a mensuração do calor é a caloria, enquanto calorimetria se refere a mensuração da transferência de calor.² Para a mensuração há a utilização de duas técnicas a calorimetria direta e a calorimetria indireta.
Desenvolvimento 
Mensuração do trabalho e potência 
Para a mensuração do trabalho usa-se um ergômetro, o qual se refere a um aparelho ou dispositivo usado para mensurar um tipo específico do trabalho. 
Temos como exemplos de ergômetros:
- Banco de Step: o indivíduo irá subir e descer um degrau em uma velocidade específica. Os testes realizados são de baixo custo e rápidos, além de bem relacionados com a capacidade funcional. Entretanto, há pouca padronização, sendo mais útil para estimar a capacidade de resistência se comparada à capacidade máxima.
- Cicloergômetro: apresenta quantificação relativamente simples. A potência será influenciada pela distância percorrida, frequência de rotação, resistência contra rotação e a duração do exercício. O ergômetro em questão é uma bicicleta de exercício estacionária.
- Esteira ergométrica: nesse caso, para mensurar o trabalho realizado é necessária inclinação da esteira, sendo impossível quando a esteira ergométrica é horizontal. Mesmo que haja requerimento de energia em uma corrida sem inclinação, é difícil de mensurar o deslocamento vertical do centro de gravidade corporal.
Mensuração do gasto energético 
Alguns métodos utilizados para a mensuração serão:
- Calorimetria Direta: durante o metabolismo de lipídios e glicose somente 40% da energia produzida é destinada à produção de ATP, os outros 60% são convertidos em calor. Nesse método usamos como unidade básica a caloria, sendo medida a produção de calor. Dessa forma podemos calcular a velocidade de a quantidade de produção de energia, medindo a produção de calor. 
É necessário um ambiente hermeticamente fechado, havendo controle do ar que entra e sai da sala, além das tubulações pelas quais passam água. Com preciso controle do ambiente é possível medir alterações mínimas no calor produzido pelo indivíduo. Entretanto, esse método não é capaz de perceber alterações rápidas no metabolismo energético, além de nem todo calor do corpo ser liberado na forma de calor. Um ponto negativo é que os equipamentos utilizados podem produzir parte de calor e haver pequena influência no resultado final.
- Calorimetria Indireta: mesmo que a calorimetria seja uma técnica precisa de mensuração, é de elevado custo. Uma técnica aceita e mais viável é a calorimetria indireta, a qual é explicada pela relação direta entre o O2 consumido e a quantidade de calor produzida no corpo. Dessa maneira é possível estima a taxa metabólica. Mesmo que haja variação de oxigênio consumido com o tipo de nutriente utilizado para fornecer energia estima-se o gasto calórico de 5 kcal. L-1 de O2 consumido.
EX.: 2,0 L . min-1 = 10 kcal de energia por minuto.
Para a mensuração do consumo de oxigênio a técnica empregada na maioria das vezes é a espirometria de circuito aberto. Nessa técnica há coleta do ar expirado e sua análise em relação ao volume de gás e percentuais de O2 e CO2.
	Expressões comuns do gasto energético: o consumo de oxigênio poderá ser utilizado para expressar o gasto energético de diferentes formas. São elas:
- VO2 (L . m-1): o consumo de oxigênio pode ser calculado em litros de oxigênio usado por minutos.
- Kcal . min-1: o consumo d oxigênio também pode ser expressa em quilocalorias usadas por minuto. Há variação entre o total de energia utilizado quando a fonte energética é carboidrato ou gordura, por esse motivo admite-se que 1 L de oxigênio consumido gasta 5 kcal.
- VO2 (mL . kg-1 . min-1): possibilita a comparação entre indivíduos de distintos tamanhos corporais. Após a mensuração da captação de oxigênio em litro por minuto há conversão para mililitro e em seguida há divisão pelo peso corporal.
- MET: é o equivalente metabólico, utilizado para representar o metabolismo em repouso. Por conversão 1 MET é considerado 3,5 mL . kg-1 . min-1. Há valores pré estabelecidos para atividades em expressos em MET, sendo possível a partir deles calcular a estimativa do gasto energético de um indivíduo em determinado tempo de uma atividade específica, usando 1 MET como base.
- Kcal . kg-1 . h-1: a expressão de MET também poderá ser utilizada para estimar o número de calorias consumidas por um indivíduo em horas. Sendo consumido pelo individuo uma mistura de carboidrato e gordura, o VO2 é multiplicado por 4,85 kcal/L.
Conclusão
Diante de tal exposto podemos concluir a extrema importância do conhecimento dos termos, dos aparelhos e das unidades de medidas para a mensuração. Conhecendo os termos – trabalho e potência – conseguimos calcular o débito de trabalho humano e a eficiência do exercício associada. 
A mensuração do gasto energético em repouso ou durante o exercício é viável pela utilização da calorimetria, seja ela direta ou indireta. Sendo na calorimetria direta o uso damensuração da produção de calor como indicação da taxa metabólica, enquanto a calorimetria indireta estima a taxa metabólica via medida de oxigênio.
Observa-se então, a diversidade na possibilidade de mensuração do trabalho, potência e gasto energético. Sendo assim, diversos métodos desde mais simples e mais baratos até mais caros e sofisticados estão a disposição para auxilio dos profissionais da área para servir como ferramenta que irá auxiliar em sua prática. Desse modo diferentes testes podem ser escolhidos, de acordo com o que o profissional julgar mais adequado para seus objetivos.
Referências 
POWERS, S.K. & HOWLEY, E.T. Fisiologia do Exercício – Teoria e Aplicação ao Condicionamento e ao Desempenho. 8a ed., São Paulo: Manole, 2014.
KENNEY, W.R., WILMORE, J.H. e COSTILL, D.L., Fisiologia do Esporte e do Exercício. 5a ed. Rio de Janeiro: Manole, 2013.
McARDLE, W.D., KATCH, F.I. e KATCH, V.L., Fisiologia do Exercício - Nutrição, Energia e Desempenho Humano. 8a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.
Niterói, 2018