Calculadora de Calorías Quemadas por Frecuencia Cardíaca: Las Ecuaciones de Keytel

La frecuencia cardíaca (las pulsaciones) es la única señal de esfuerzo que la mayoría de las personas puede ver durante un entrenamiento, y una forma muy extendida de convertirla en calorías es un conjunto de ecuaciones publicado por Keytel y sus colaboradores en 2005 en el Journal of Sports Sciences. Esta calculadora de calorías por frecuencia cardíaca las aplica, de modo que cuenta las calorías quemadas a partir de la frecuencia cardíaca y no de la actividad que hiciste. Incluye las ecuaciones de hombres y de mujeres sin VO2 max y el par más preciso que lo añade.

Muchas calculadoras de calorías por frecuencia cardíaca aplican las mismas ecuaciones sin decirlo. Esta muestra de dónde sale cada coeficiente, da un rango probable a partir de la comprobación independiente del propio estudio y señala los datos para los que las ecuaciones nunca se construyeron: frecuencias cardíacas muy bajas, edades y pesos fuera del estudio, entrenamiento de fuerza e intervalos.

Cómo funciona la calculadora de calorías quemadas por frecuencia cardíaca

Las ecuaciones de Keytel predicen la energía que gastas cada minuto, GE, en kilojulios, a partir de tu frecuencia cardíaca media FC en latidos por minuto, tu peso P en kilogramos y tu edad E en años. Las mujeres y los hombres tienen ecuaciones distintas, y un segundo par añade tu VO2 max, el máximo de oxígeno que puede usar tu cuerpo, en mililitros por kilogramo por minuto.

Sin VO2 max

Hombres: GE = −55,0969 + 0,6309 × FC + 0,1988 × P + 0,2017 × E

Mujeres: GE = −20,4022 + 0,4472 × FC − 0,1263 × P + 0,074 × E

Con VO2 max

Hombres: GE = −95,7735 + 0,634 × FC + 0,394 × P + 0,404 × VO2max + 0,271 × E

Mujeres: GE = −59,3954 + 0,450 × FC + 0,103 × P + 0,380 × VO2max + 0,274 × E

• De kilojulios a calorías. Una kilocaloría, la caloría de las etiquetas de los alimentos, equivale a 4,184 kilojulios, así que divide GE entre 4,184 para obtener calorías por minuto y multiplica después por los minutos que entrenaste.
• La frecuencia cardíaca hace la mayor parte del trabajo. Cada latido por minuto adicional suma 0,63 kJ (0,15 kcal) por minuto en la ecuación de los hombres y 0,45 kJ (0,11 kcal) en la de las mujeres.
• El peso, la edad y la forma física lo ajustan. Con la misma frecuencia cardíaca, los hombres más pesados, las personas de más edad y las personas con un VO2 max más alto obtienen una estimación más alta. La ecuación de las mujeres sin VO2 max es la excepción en cuanto al peso, como explica la sección siguiente.
• El resultado es bruto. El estudio midió todo el oxígeno consumido durante el ejercicio, así que la cifra incluye las calorías que habrías quemado sentado en reposo.

Para el hombre de 35 años de los valores predeterminados, que pesa 81,6 kg y mantiene 140 lpm: −55,0969 + 0,6309 × 140 (88,33) + 0,1988 × 81,6 (16,23) + 0,2017 × 35 (7,06) = 56,5 kJ por minuto. Dividido entre 4,184, son 13,5 kcal por minuto, o unas 405 calorías en 30 minutos.

El propio artículo de 2005 no está en abierto para leerlo en línea. El mismo estudio, con los mismos 115 voluntarios y las mismas ecuaciones, es el cuarto capítulo de la tesis doctoral de 2004 de la primera autora, Lara Keytel, en la University of Cape Town, tesis que está abierta en el repositorio de la universidad. Tomamos los coeficientes de la tesis (páginas 116 y 117, Tablas 4.3 y 4.5) y los comprobamos dígito por dígito con dos artículos abiertos que los reproducen, Jung et al. (2021) y Chiu et al. (2022). La tesis escribe el par con VO2 max como una sola fórmula con un término de sexo: −59,3954 para mujeres y −59,3954 − 36,3781 = −95,7735 para hombres. Las cifras de ajuste de esta página proceden del resumen publicado.

Calorías quemadas según la frecuencia cardíaca en mujeres y hombres

El estudio de Keytel ajustó ecuaciones distintas para mujeres y hombres, así que las versiones femenina y masculina de una calculadora de calorías por frecuencia cardíaca dan respuestas distintas con el mismo pulso. La tabla muestra ambas para una persona de 35 años: una mujer de 150 lb68,0 kg y un hombre de 180 lb81,6 kg, sin VO2 max.

A 140 lpm, la mujer quema unas 8,7 calorías por minuto y el hombre 13,5. Parte de la diferencia se debe al tamaño corporal, pero la mayor parte se debe a las ecuaciones: con la misma edad, un peso de 150 lb y una frecuencia cardíaca de 140, un hombre obtiene 12,9 calorías por minuto frente a las 8,7 de la mujer. Simplemente, cada latido cuenta menos en la ecuación de las mujeres, 0,11 kcal por minuto frente a 0,15 en los hombres.

Una característica de la ecuación de las mujeres sorprende a la gente. Sin VO2 max, el peso lleva un pequeño coeficiente negativo, −0,1263 kJ por minuto por kilogramo, y la tesis da un error estándar de 0,1061 para él, casi tan grande como el propio coeficiente, de modo que el estudio no pudo distinguirlo de cero. Dicho de forma sencilla, una vez conocida la frecuencia cardíaca, el peso apenas aportaba al estudio información sobre cuánto quemaba una mujer. La calculadora sigue aplicando la ecuación publicada, así que una mujer más pesada ve un número ligeramente menor: a 140 lpm durante 30 minutos, una mujer de 35 años obtiene 268 calorías con 130 lb59,0 kg y 239 con 200 lb90,7 kg. Con un VO2 max de 38, el término del peso pasa a ser positivo, y esas mismas dos mujeres obtienen 242 y 265.

La edad aumenta la estimación en todas las versiones. Con la misma frecuencia cardíaca, la ecuación de los hombres da a uno de 55 años un 11 por ciento más, aproximadamente, que a uno de 25: 434 frente a 391 calorías en 30 minutos a 140 lpm y 180 lb81,6 kg. Una razón probable es que la frecuencia cardíaca máxima baja unos 0,7 latidos por minuto por cada año de edad (Tanaka et al. 2001), así que el mismo pulso supone un esfuerzo mayor para un corazón de más edad.

En qué se basaron las ecuaciones de Keytel

Keytel et al. (2005) estudiaron a 115 adultos que hacían ejercicio con regularidad, de 18 a 45 años, de 47 a 120 kg y con valores de VO2 max de 27 a 81 ml/kg/min, reclutados en un gimnasio, en clubes de carrera y en carreras ciclistas. Cada uno hizo una prueba de VO2 max en una cinta o en un cicloergómetro y después tres etapas constantes de 10 minutos en la cinta o de 15 minutos en la bicicleta a aproximadamente el 35, el 62 y el 80 por ciento del VO2 max, que el artículo indica como aproximadamente el 57, el 77 y el 90 por ciento de la frecuencia cardíaca máxima. La frecuencia cardíaca procedía de un pulsómetro Polar, y el gasto de energía, del oxígeno consumido y del dióxido de carbono producido, medidos con un analizador de gases durante los últimos 5 minutos de cada etapa.

La carrera y el ciclismo dieron la misma relación, así que el tipo de ejercicio no entró en las ecuaciones, y en la comprobación independiente de la tesis también coincidieron bien con el remo en máquina y con la subida de escaleras. Eso define dónde funciona mejor la calculadora:

• Ejercicio aeróbico constante con grandes grupos musculares, como la carrera, el ciclismo, el remo, la elíptica o la caminata rápida en cuesta.
• Una frecuencia cardíaca media de entre el 57 y el 90 por ciento aproximadamente de tu máximo. La calculadora estima tu máximo como 208 − 0,7 × edad (Tanaka et al. 2001), la fórmula que recomienda nuestra calculadora de frecuencia cardíaca máxima. A los 35 años ese rango es de unos 105 a 165 lpm.
• Adultos de 18 a 45 años que pesen de 47 a 120 kg (104 a 265 lb), con un VO2 max de entre 27 y 81 si introduces uno.

Fuera de cualquiera de estas condiciones, la calculadora sigue dando un número, y una nota ámbar en el resultado indica de qué condición te sales y qué significa.

Frecuencias cardíacas muy bajas

Por debajo de la etapa más fácil, las ecuaciones son una línea recta prolongada más allá de sus datos. Cerca de la frecuencia cardíaca en reposo caen por debajo de lo que un cuerpo quema sentado sin moverse: para una mujer de 30 años y 120 lb54,4 kg, la ecuación de las mujeres da 0,4 calorías por minuto a 60 lpm, menos de la mitad de lo que quema en reposo, aproximadamente 1 caloría por minuto, y menos de cero por debajo de unos 56 lpm. La calculadora rechaza un resultado igual o inferior a cero y avisa de cualquier frecuencia cardíaca inferior al 57 por ciento de tu máximo. Los paseos tranquilos suelen estar cerca de ese límite, y para ellos nuestra calculadora de calorías al caminar, que trabaja a partir del ritmo, es la opción más fiable.

Entrenamiento de fuerza e intervalos

Levantar pesas eleva la frecuencia cardíaca más de lo que eleva el consumo de oxígeno. En un circuito de press de banca, remos, curls y sentadillas con cargas del 40 al 70 por ciento de una repetición máxima, Collins et al. (1991) midieron frecuencias cardíacas del 63 al 82 por ciento del máximo mientras que el consumo de oxígeno fue de solo el 33 al 47 por ciento del VO2 max, una relación con aproximadamente la mitad de pendiente que en la carrera o el ciclismo. Los balanceos con kettlebell muestran la misma diferencia. Con el mismo esfuerzo percibido y una frecuencia cardíaca parecida, de aproximadamente el 90 por ciento del máximo estimado por edad, una carrera en cinta consumió entre un 25 y un 39 por ciento más de oxígeno y calorías que los balanceos (Hulsey et al. 2012), y 12 minutos de balanceos continuos mantuvieron la frecuencia cardíaca en el 87 por ciento del máximo con un consumo de oxígeno del 65 por ciento del VO2 max (Farrar et al. 2010).

La tesis de Keytel lo puso a prueba directamente. En una sesión de gimnasio de 55 minutos que combinaba 20 minutos de cardio con 20 minutos de entrenamiento con pesas, la ecuación para ejercicio constante estimó 39 kJ por minuto de media frente a los 30 kJ medidos, un 30 por ciento por encima aproximadamente. Para un hombre de 180 lb81,6 kg que hace 45 minutos de series con mancuernas a una media de 120 lpm, esta calculadora da unas 470 calorías, mientras que el valor del Compendio de 2024 para ese tipo de sesión, 3,5 MET, da unas 225.

Los intervalos causan un problema distinto. La frecuencia cardíaca tarda en subir al comienzo de cada esfuerzo intenso y sigue alta después, de modo que va por detrás de lo que hacen tus músculos, un retraso que también describe la revisión de estudios anteriores de la tesis. Su capítulo siguiente construyó una ecuación aparte para el ejercicio con arranques y paradas que añade la frecuencia cardíaca del minuto anterior, y explicó el 78 por ciento de la variación del gasto medido durante el trabajo intermitente en el gimnasio frente al 73 por ciento de la ecuación para ejercicio constante. Necesita la frecuencia cardíaca minuto a minuto, así que esta calculadora no la aplica. Interpreta el resultado de una sesión de intervalos como aproximado.

Calor, deshidratación y sesiones largas

La frecuencia cardíaca también puede subir sin ningún trabajo extra. La deshidratación y el tiempo caluroso pueden cambiar mucho la relación entre la frecuencia cardíaca y el consumo de oxígeno (Achten y Jeukendrup 2003), y en las sesiones largas y constantes la frecuencia cardíaca sube poco a poco mientras el corazón bombea menos sangre por latido, algo que la tesis de Keytel describe como deriva cardiovascular. Ambos fenómenos elevan una estimación por frecuencia cardíaca en los días de calor y al final de las sesiones largas, y ninguno está en las ecuaciones, que se construyeron con etapas de 10 a 15 minutos.

Ejemplos resueltos: calorías quemadas por frecuencia cardíaca en nueve entrenamientos

Nueve sesiones pasadas por la calculadora. Cada frecuencia cardíaca se muestra como porcentaje del máximo de Tanaka para esa edad.

Destacan tres patrones. La ecuación de los hombres da más por latido, así que la carrera de 30 minutos del hombre de 25 años a 155 lpm (446 calorías) supera en un 50 por ciento a la clase de spinning de la mujer de 28 años a 150 lpm (296). Añadir el VO2 max redujo un poco las cifras de las dos personas que están cerca de la mitad del rango de forma física del estudio: un VO2 max de 50 llevó al hombre de 405 a 393 calorías, y uno de 38 llevó la sesión de elíptica de la mujer de 389 a 373, mientras que un hombre más en forma, con 60, obtendría unas 422. Y el tiempo cuenta tanto como el esfuerzo: la hora tranquila en bicicleta del hombre de 45 años a 125 lpm quema más que cualquier sesión de 30 minutos de la tabla.

La mayoría de las personas cuenta las calorías del ejercicio porque intenta bajar de peso, y las calorías que quema un entrenamiento son la parte más difícil de medir de esa suma. Dos o tres sesiones de fuerza a la semana ayudan a conservar el músculo mientras pierdes grasa, y nuestra comparación de las mejores apps de entrenamiento para bajar de peso analiza qué apps incluyen ese trabajo de fuerza en el plan.

Por qué difieren una estimación por frecuencia cardíaca y una estimación por MET para la misma sesión

La calculadora de calorías quemadas de FitCraft usa los MET, múltiplos del metabolismo en reposo medidos para cada actividad y recogidos en el Compendio de Actividades Físicas para Adultos de 2024 (Herrmann et al. 2024). Pregunta qué hiciste y escala según tu peso; esta página pregunta cuánto trabajó tu corazón. Ambas dan calorías brutas, así que las cifras se pueden comparar directamente. Aquí están las mismas sesiones pasadas por ambos métodos.

• Forma física. Un valor MET es el mismo para todos los corredores del mismo peso al mismo ritmo, pero un corazón más en forma late más despacio a ese ritmo. En la carrera de 30 minutos a 6 mph, la estimación por frecuencia cardíaca va de 383 calorías a 135 lpm a 518 a 165, mientras que la estimación por MET se queda en 399. Añadir el VO2 max reduce esa dispersión a 385 frente a 463, y por eso las ecuaciones con VO2 max se ajustan mejor al estudio.
• Sexo. La ecuación de las mujeres cuenta menos calorías por latido, así que, en la carrera a 5 mph de la mujer de 150 lb68,0 kg, la estimación por frecuencia cardíaca queda a menos de un 10 por ciento aproximadamente de la cifra por MET con 145 a 160 lpm.
• Tipo de sesión. En las series con mancuernas, la frecuencia cardíaca exagera el trabajo, y la estimación por frecuencia cardíaca sale aproximadamente el doble que la del Compendio.

Usa la calculadora de MET cuando conozcas la actividad y el ritmo, y esta para sesiones constantes difíciles de describir por el ritmo, como una salida en bicicleta con desniveles o una sesión en la elíptica. Cuando las dos discrepan mucho, busca algo que suba la frecuencia cardíaca sin subir el trabajo: el calor, la deshidratación, una sesión larga o levantar pesas. Si lo que quieres es planificar la intensidad de una sesión en lugar de contar sus calorías, la calculadora de zonas de frecuencia cardíaca convierte tu frecuencia cardíaca máxima en zonas de entrenamiento.

¿Qué precisión tiene una calculadora de calorías quemadas por frecuencia cardíaca?

La calculadora aplica las ecuaciones de Keytel exactamente, así que la verdadera pregunta es cuánto se acercan las ecuaciones al gasto de energía medido. En los 115 adultos del estudio, la ecuación con VO2 max explicó el 83 por ciento de la variación del gasto medido (r = 0,913) y la ecuación sin él, el 73 por ciento (r = 0,857). Esas cifras describen a las personas con las que se ajustaron las ecuaciones. La tesis también puso a prueba ambas con 17 personas nuevas que hacían ejercicio, 9 hombres y 8 mujeres de 21 a 53 años, durante una sesión de cardio de 20 minutos de su elección en máquinas de gimnasio, medida con un analizador de gases portátil.

En esa comprobación, las dos ecuaciones daban cifras altas de media, y el 95 por ciento de los errores quedó entre unas 3 calorías por minuto de menos y 6 de más. La tarjeta de resultados aplica esa ventana a tu sesión como rango probable: para la sesión predeterminada de 30 minutos a 13,5 calorías por minuto, va de unas 225 a 496 calorías. El extremo inferior nunca baja de la tasa en reposo de 1 MET. Tómala como una ventana aproximada, ya que procede de 17 personas durante 20 minutos.

¿Qué precisión tienen las calculadoras de calorías y los dispositivos de muñeca?

Para una persona en un día concreto, ninguno de los métodos habituales es preciso. Shcherbina et al. (2017) probaron siete dispositivos de muñeca frente al análisis de gases de laboratorio en 60 voluntarios sentados, caminando, corriendo y pedaleando. La frecuencia cardíaca se midió bien, con errores medianos de entre aproximadamente el 2 y el 7 por ciento según el dispositivo, pero ningún dispositivo estimó el gasto energético con un error inferior al 20 por ciento, y los errores medianos fueron del 27 al 93 por ciento. Una revisión de 158 estudios de Fuller et al. (2020) encontró que, en entornos controlados, solo el 9 por ciento de las comparaciones del gasto energético quedó a menos del 3 por ciento del valor medido, mientras que el 54 por ciento daba cifras bajas y el 37 por ciento, cifras altas. Un metaanálisis de 60 estudios encontró que la precisión dependía de la actividad y que los dispositivos que combinaban la frecuencia cardíaca con sensores de movimiento tenían errores menores en la mayoría de las actividades (O'Driscoll et al. 2020).

Las calculadoras de MET tienen sus propios errores, sobre todo por suponer el mismo gasto en reposo y la misma economía de movimiento para todo el mundo, algo que explica nuestra calculadora de calorías quemadas. Interpreta cualquiera de estos números como una forma de comparar tus propias sesiones y planifica las comidas en torno al rango probable en lugar de en torno al número único.

Cuándo ignorar esta calculadora

Las ecuaciones se construyeron con adultos sanos que hacen ejercicio con regularidad. En estos casos, descarta el número o consulta antes con un profesional sanitario.

• Medicamentos que afectan a la frecuencia cardíaca, un marcapasos o un ritmo irregular. Los betabloqueantes y algunos otros medicamentos ralentizan el corazón en cualquier esfuerzo, y un marcapasos o un problema de ritmo como la fibrilación auricular rompe la relación entre el pulso y el trabajo. Pregunta a tu médico o a tu equipo de rehabilitación cardíaca cómo valorar el esfuerzo en su lugar.
• Embarazo. La frecuencia cardíaca, el volumen de sangre y el peso cambian durante el embarazo, y las ecuaciones no se construyeron para eso. Consulta con tu equipo de obstetricia sobre la intensidad del ejercicio.
• Enfermedades del corazón, del pulmón o de la circulación. Consulta con un médico antes de entrenar por frecuencia cardíaca si el ejercicio te provoca dolor en el pecho, mareo o falta de aire desproporcionados para el esfuerzo.
• Trastornos de la conducta alimentaria o recuperación reciente. Contar las calorías del ejercicio puede alimentar un ciclo dañino. Un profesional sanitario o un dietista-nutricionista titulado que trate los trastornos de la conducta alimentaria es la guía adecuada.
• Adolescentes y niños. Las ecuaciones proceden de adultos de 18 a 45 años, así que los jóvenes necesitan un consejo aparte.
• Tiempo caluroso y sesiones largas. El calor y la deshidratación suben la frecuencia cardíaca sin subir el trabajo. La calculadora de tasa de sudoración estima cuánto líquido pierdes por hora a partir de un pesaje antes y después.

Lecturas relacionadas

Referencias

1. Keytel LR, Goedecke JH, Noakes TD, Hiiloskorpi H, Laukkanen R, van der Merwe L, Lambert EV. "Prediction of energy expenditure from heart rate monitoring during submaximal exercise." J Sports Sci. 2005;23(3):289-297. doi:10.1080/02640410470001730089, PubMed 15966347. Condiciones del estudio y cifras de ajuste tomadas del resumen; coeficientes tal como se imprimen en la referencia 2.
2. Keytel L. "Application and development of indirect measures of free-living energy expenditure." Tesis doctoral, Department of Human Biology, University of Cape Town; 2004. hdl.handle.net/11427/19142, registro en OpenUCT. Capítulo 4: ecuaciones (pp. 116-117, Tablas 4.3 y 4.5) y comprobación independiente (Tabla 4.7). Capítulo 5: sesión de gimnasio con pesas (Tabla 5.7).
3. Jung WS, Park HY, Kim SW, Kim J, Hwang H, Lim K. "Estimating excess post-exercise oxygen consumption using multiple linear regression in healthy Korean adults: a pilot study." Phys Act Nutr. 2021;25(1):35-41. doi:10.20463/pan.2021.0006, PMC8076581. Reproduce ambas ecuaciones de Keytel.
4. Chiu YW, Clemente FM, Bezerra P, Pagaduan JC, Chen YS. "Day-to-day variation of the heart rate, heart rate variability, and energy expenditure during FIFA 11+ and dynamic warm-up exercises." J Hum Kinet. 2022;81:73-84. doi:10.2478/hukin-2022-0007, PMC8884869. Reproduce las ecuaciones sin VO2 max.
5. Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. "Age-predicted maximal heart rate revisited." J Am Coll Cardiol. 2001;37(1):153-156. doi:10.1016/S0735-1097(00)01054-8, PubMed 11153730
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12. Fuller D, Colwell E, Low J, et al. "Reliability and validity of commercially available wearable devices for measuring steps, energy expenditure, and heart rate: systematic review." JMIR Mhealth Uhealth. 2020;8(9):e18694. doi:10.2196/18694, PMC7509623
13. O'Driscoll R, Turicchi J, Beaulieu K, et al. "How well do activity monitors estimate energy expenditure? A systematic review and meta-analysis of the validity of current technologies." Br J Sports Med. 2020;54(6):332-340. doi:10.1136/bjsports-2018-099643, PubMed 30194221. Citado a partir del resumen.

En qué se diferencia esta calculadora de las calculadoras de calorías por frecuencia cardíaca habituales

La mayoría de las calculadoras de calorías en línea que parten de la frecuencia cardíaca aplican las ecuaciones de Keytel sin decir de dónde salen los coeficientes y dan un solo número sin ningún rango. Pocas mencionan que las ecuaciones se construyeron con carrera y ciclismo a ritmo constante en adultos de 18 a 45 años, así que devuelven cifras con aparente precisión para una frecuencia cardíaca en reposo, una sesión de pesas o una persona de 70 años.

Esta calculadora toma sus coeficientes de la tesis abierta que contiene el estudio y los contrasta con dos artículos abiertos que los reproducen. Aplica tanto las ecuaciones sin VO2 max como el par más preciso con él, muestra un rango probable a partir de la comprobación independiente del propio estudio y avisa de los datos fuera de las condiciones con las que se construyeron las ecuaciones: frecuencias cardíacas inferiores al 57 o superiores al 90 por ciento de tu máximo estimado por edad, edades fuera de 18 a 45 y pesos o valores de VO2 max fuera del rango del estudio. Explica por qué el entrenamiento de fuerza y los intervalos dan cifras altas o aproximadas, compara el resultado con el método de los MET para la misma sesión y rechaza un resultado cuando la ecuación baja a cero o menos.