Calculadora de Calorias Queimadas pela Frequência Cardíaca: as Equações de Keytel

A frequência cardíaca é o único sinal de esforço que a maioria das pessoas consegue ver durante um treino, e uma forma muito usada de transformá-la em calorias é um conjunto de equações publicado por Keytel e colegas em 2005 no Journal of Sports Sciences. Esta calculadora de calorias pela frequência cardíaca as aplica, então conta as calorias queimadas com base na frequência cardíaca, e não na atividade que você fez. Ela traz as equações para homens e para mulheres sem VO2 máx e o par mais preciso, que o inclui.

Muitas calculadoras de calorias pela frequência cardíaca aplicam as mesmas equações sem dizer isso. Esta mostra de onde vem cada coeficiente, dá uma faixa provável tirada da verificação independente do próprio estudo e sinaliza os dados para os quais as equações nunca foram construídas: frequências cardíacas muito baixas, idades e pesos fora do estudo, treino de força e intervalados.

Como funciona a calculadora de calorias queimadas pela frequência cardíaca

As equações de Keytel preveem a energia que você gasta a cada minuto, GE, em quilojoules, a partir da sua frequência cardíaca média FC em batimentos por minuto, do seu peso P em quilogramas e da sua idade I em anos. Mulheres e homens têm equações separadas, e um segundo par acrescenta o seu VO2 máx, o máximo de oxigênio que o seu corpo consegue usar, em mililitros por quilograma por minuto.

Sem VO2 máx

Homens: GE = −55.0969 + 0.6309 × FC + 0.1988 × P + 0.2017 × I

Mulheres: GE = −20.4022 + 0.4472 × FC − 0.1263 × P + 0.074 × I

Com VO2 máx

Homens: GE = −95.7735 + 0.634 × FC + 0.394 × P + 0.404 × VO2máx + 0.271 × I

Mulheres: GE = −59.3954 + 0.450 × FC + 0.103 × P + 0.380 × VO2máx + 0.274 × I

• De quilojoules para calorias. Uma quilocaloria, a caloria dos rótulos dos alimentos, equivale a 4,184 quilojoules, então divida GE por 4,184 para obter as calorias por minuto e multiplique pelos minutos que você se exercitou.
• A frequência cardíaca faz a maior parte do trabalho. Cada batimento por minuto a mais soma 0,63 kJ (0,15 kcal) por minuto na equação masculina e 0,45 kJ (0,11 kcal) na feminina.
• Peso, idade e condicionamento ajustam o resultado. Com a mesma frequência cardíaca, homens mais pesados, pessoas mais velhas e pessoas com VO2 máx mais alto obtêm uma estimativa maior. A equação feminina sem VO2 máx é a exceção no caso do peso, como explica a próxima seção.
• O resultado é bruto. O estudo mediu todo o oxigênio usado durante o exercício, então o número inclui as calorias que você queimaria parado, sentado.

Para o homem padrão de 35 anos e 81,6 kg, a 140 bpm: −55.0969 + 0.6309 × 140 (88.33) + 0.1988 × 81.6 (16.23) + 0.2017 × 35 (7.06) = 56.5 kJ por minuto. Dividido por 4,184, isso dá 13,5 kcal por minuto, ou cerca de 405 calorias em 30 minutos.

O artigo de 2005 em si não está aberto para leitura online. O mesmo estudo, com os mesmos 115 voluntários e as mesmas equações, é o quarto capítulo da tese de doutorado de 2004 da primeira autora, Lara Keytel, na University of Cape Town, disponível em acesso aberto no repositório da universidade. Tiramos os coeficientes da tese (páginas 116 e 117, Tabelas 4.3 e 4.5) e os conferimos dígito por dígito com dois artigos de acesso aberto que os reproduzem, Jung et al. (2021) e Chiu et al. (2022). A tese escreve o par com VO2 máx como uma única fórmula com um termo de sexo: −59.3954 para mulheres e −59.3954 − 36.3781 = −95.7735 para homens. Os números de ajuste desta página vêm do resumo publicado.

Calorias queimadas pela frequência cardíaca para mulheres e homens

O estudo de Keytel ajustou equações separadas para mulheres e homens, então as versões feminina e masculina de uma calculadora de calorias pela frequência cardíaca dão respostas diferentes com o mesmo pulso. A tabela mostra as duas para uma pessoa de 35 anos: uma mulher de 150 lb68,0 kg e um homem de 180 lb81,6 kg, sem VO2 máx.

A 140 bpm, a mulher queima cerca de 8,7 calorias por minuto e o homem, 13,5. Parte da diferença vem do tamanho do corpo, mas a maior parte vem das equações: com a mesma idade, o mesmo peso de 150 lb e a frequência cardíaca de 140, um homem obtém 12,9 calorias por minuto contra 8,7 da mulher. Cada batimento simplesmente conta menos na equação feminina, 0,11 kcal por minuto contra 0,15 para os homens.

Uma característica da equação feminina surpreende as pessoas. Sem VO2 máx, o peso tem um pequeno coeficiente negativo, −0.1263 kJ por minuto por quilograma, e a tese relata para ele um erro-padrão de 0.1061, quase tão grande quanto o próprio coeficiente, então o estudo não conseguiu distingui-lo de zero. Em termos simples, uma vez conhecida a frequência cardíaca, o peso quase não dizia ao estudo quanto uma mulher queimava. A calculadora ainda aplica a equação publicada, então uma mulher mais pesada vê um número um pouco menor: a 140 bpm durante 30 minutos, uma mulher de 35 anos obtém 268 calorias com 130 lb59,0 kg e 239 com 200 lb90,7 kg. Com um VO2 máx de 38, o termo do peso passa a ser positivo, e as mesmas duas mulheres obtêm 242 e 265.

A idade eleva a estimativa em todas as versões. Com a mesma frequência cardíaca, a equação masculina dá a um homem de 55 anos cerca de 11 por cento a mais do que a um de 25: 434 contra 391 calorias em 30 minutos a 140 bpm e 180 lb81,6 kg. Um provável motivo é que a frequência cardíaca máxima cai cerca de 0,7 batimento por minuto a cada ano de idade (Tanaka et al. 2001), então o mesmo pulso é um esforço maior para um coração mais velho.

Em que dados as equações de Keytel foram construídas

Keytel et al. (2005) testaram 115 adultos que se exercitavam com regularidade, com idades de 18 a 45 anos, pesos de 47 a 120 kg e VO2 máx de 27 a 81 ml/kg/min, recrutados em uma academia, em clubes de corrida e em provas de ciclismo. Cada um fez um teste de VO2 máx em uma esteira ou em um cicloergômetro e, depois, três etapas constantes de 10 minutos na esteira ou de 15 minutos na bicicleta a cerca de 35, 62 e 80 por cento do VO2 máx, o que o artigo informa como cerca de 57, 77 e 90 por cento da frequência cardíaca máxima. A frequência cardíaca veio de um monitor Polar, e o gasto de energia, do oxigênio consumido e do dióxido de carbono produzido, medidos com um analisador de gases nos últimos 5 minutos de cada etapa.

A corrida e o ciclismo deram a mesma relação, então o tipo de exercício não entrou nas equações, e, na verificação independente da tese, elas também se saíram bem no remo ergômetro e no simulador de escada. Isso define onde a calculadora funciona melhor:

• Exercício aeróbico constante com grandes grupos musculares, como corrida, ciclismo, remo, elíptico ou caminhada rápida em subida.
• Uma frequência cardíaca média entre cerca de 57 e 90 por cento da sua máxima. A calculadora estima a sua máxima como 208 − 0.7 × idade (Tanaka et al. 2001), a fórmula que a nossa calculadora de frequência cardíaca máxima recomenda. Aos 35 anos, essa faixa vai de cerca de 105 a 165 bpm.
• Adultos de 18 a 45 anos com 47 a 120 kg (104 a 265 lb) e, se você informar um, VO2 máx entre 27 e 81.

Fora de qualquer uma dessas condições, a calculadora ainda dá um número, e um aviso em âmbar no resultado diz de qual condição você saiu e o que isso significa.

Frequências cardíacas muito baixas

Abaixo da etapa mais leve, as equações são uma linha reta estendida para além dos dados. Perto da frequência cardíaca de repouso, elas ficam abaixo do que um corpo queima parado: para uma mulher de 30 anos e 120 lb54,4 kg, a equação feminina dá 0,4 caloria por minuto a 60 bpm, menos da metade do que ela queima em repouso (cerca de 1 caloria por minuto), e menos que zero abaixo de cerca de 56 bpm. A calculadora recusa um resultado igual ou inferior a zero e sinaliza qualquer frequência cardíaca abaixo de 57 por cento da sua máxima. Caminhadas leves costumam ficar perto dessa linha, e para elas a nossa calculadora de calorias ao caminhar, que parte do ritmo, é a escolha mais confiável.

Treino de força e intervalados

Levantar peso eleva a frequência cardíaca mais do que eleva o consumo de oxigênio. Em um circuito de supino, remada, rosca e agachamento a 40 a 70 por cento de uma repetição máxima, Collins et al. (1991) mediram frequências cardíacas de 63 a 82 por cento da máxima, enquanto o consumo de oxigênio foi de apenas 33 a 47 por cento do VO2 máx, uma relação com cerca de metade da inclinação da observada na corrida ou no ciclismo. O swing com kettlebell mostra a mesma diferença. Com o mesmo esforço percebido e uma frequência cardíaca parecida, cerca de 90 por cento da máxima prevista para a idade, uma corrida na esteira consumiu de 25 a 39 por cento mais oxigênio e calorias do que os swings (Hulsey et al. 2012), e 12 minutos de swings contínuos mantiveram a frequência cardíaca em 87 por cento da máxima com o consumo de oxigênio em 65 por cento do VO2 máx (Farrar et al. 2010).

A tese de Keytel testou isso diretamente. Em uma sessão de academia de 55 minutos que misturou 20 minutos de cardio com 20 minutos de musculação, a equação para exercício constante estimou em média 39 kJ por minuto, contra 30 kJ medidos, cerca de 30 por cento a mais. Para um homem de 180 lb81,6 kg que faz 45 minutos de séries com halteres a uma média de 120 bpm, esta calculadora dá cerca de 470 calorias, enquanto o valor do Compêndio de 2024 para esse tipo de sessão, 3,5 METs, dá cerca de 225.

Os intervalados causam um problema diferente. A frequência cardíaca demora para subir no início de cada esforço intenso e continua alta depois dele, então fica atrás do que os seus músculos estão fazendo, um atraso que a revisão de estudos anteriores da tese também descreve. O capítulo seguinte construiu uma equação à parte para o exercício com paradas e arrancadas, que soma a frequência cardíaca do minuto anterior e explicou 78 por cento da variação do gasto medido em um treino intermitente de academia, contra 73 por cento da equação para exercício constante. Ela exige a frequência cardíaca minuto a minuto, então esta calculadora não a aplica. Considere o resultado de uma sessão intervalada como aproximado.

Calor, desidratação e sessões longas

A frequência cardíaca também pode subir sem nenhum trabalho extra. A desidratação e o tempo quente podem alterar bastante a relação entre a frequência cardíaca e o consumo de oxigênio (Achten e Jeukendrup 2003), e, em sessões longas e constantes, a frequência cardíaca vai subindo aos poucos enquanto o coração bombeia menos sangue a cada batimento, o que a tese de Keytel descreve como deriva cardiovascular. Os dois fatores elevam a estimativa pela frequência cardíaca em dias quentes e no fim de sessões longas, e nenhum deles está nas equações, que foram construídas com etapas de 10 a 15 minutos.

Exemplos práticos: calorias queimadas pela frequência cardíaca em nove treinos

Nove sessões aplicadas na calculadora. Cada frequência cardíaca aparece como percentual da máxima de Tanaka para a idade.

Três padrões se destacam. A equação masculina dá mais por batimento, então a corrida de 30 minutos do homem de 25 anos a 155 bpm (446 calorias) queima metade a mais do que a aula de spinning da mulher de 28 anos a 150 bpm (296). Acrescentar o VO2 máx baixou um pouco o resultado das duas pessoas que estão perto do meio da faixa de condicionamento do estudo: um VO2 máx de 50 levou o homem de 405 para 393 calorias, e 38 levou a sessão de elíptico da mulher de 389 para 373, enquanto um homem mais condicionado, com 60, obteria cerca de 422. E o tempo conta tanto quanto o esforço: a hora tranquila de bicicleta do homem de 45 anos a 125 bpm queima mais do que qualquer sessão de 30 minutos da tabela.

A maioria das pessoas conta as calorias do exercício porque está tentando emagrecer, e as calorias que um treino queima são a parte dessa conta mais difícil de medir. Duas ou três sessões de força por semana ajudam a manter a massa muscular enquanto você perde gordura, e a nossa comparação dos melhores apps de treino para perder peso mostra quais apps incluem esse trabalho de força no plano.

Por que uma estimativa pela frequência cardíaca e uma estimativa por METs diferem na mesma sessão

A calculadora de calorias queimadas da FitCraft usa METs, múltiplos do metabolismo de repouso medidos para cada atividade e listados no Compêndio de Atividades Físicas para Adultos de 2024 (Herrmann et al. 2024). Ela pergunta o que você fez e ajusta pelo seu peso; esta página pergunta com que intensidade o seu coração trabalhou. As duas dão calorias brutas, então os números podem ser comparados diretamente. Aqui estão as mesmas sessões nos dois métodos.

• Condicionamento. O valor em METs é o mesmo para todo corredor do mesmo peso no mesmo ritmo, mas um coração mais condicionado bate mais devagar nesse ritmo. Na corrida de 30 minutos a 6 mph, a estimativa pela frequência cardíaca vai de 383 calorias a 135 bpm a 518 a 165 bpm, enquanto a estimativa por METs fica em 399. Acrescentar o VO2 máx reduz essa diferença para 385 contra 463, e é por isso que as equações com VO2 máx se ajustam melhor ao estudo.
• Sexo. A equação feminina conta menos calorias por batimento, então, na corrida a 5 mph da mulher de 150 lb68,0 kg, a estimativa pela frequência cardíaca fica dentro de cerca de 10 por cento do valor em METs, de 145 a 160 bpm.
• Tipo de sessão. Nas séries com halteres, a frequência cardíaca superestima o trabalho, e a estimativa pela frequência cardíaca fica em cerca do dobro da do Compêndio.

Use a calculadora de METs quando souber a atividade e o ritmo, e esta para sessões constantes que são difíceis de descrever pelo ritmo, como um passeio de bicicleta com muitas subidas ou uma sessão no elíptico. Quando as duas discordam muito, procure algo que eleve a frequência cardíaca sem aumentar o trabalho: calor, desidratação, uma sessão longa ou levantamento de peso. Se você quer orientar uma sessão em vez de contá-la, a calculadora de zonas de frequência cardíaca transforma a sua frequência cardíaca máxima em zonas de treino.

Qual é a precisão de uma calculadora de calorias queimadas pela frequência cardíaca?

A calculadora aplica as equações de Keytel exatamente como elas são, então a pergunta de verdade é quão perto elas chegam do gasto de energia medido. Nos 115 adultos do estudo, a equação com VO2 máx explicou 83 por cento da variação do gasto medido (r = 0,913) e a equação sem ele, 73 por cento (r = 0,857). Esses números descrevem as pessoas com as quais as equações foram ajustadas. A tese também testou as duas em 17 novos participantes que se exercitavam, 9 homens e 8 mulheres de 21 a 53 anos, durante uma sessão de cardio de 20 minutos à escolha de cada um em equipamentos de academia, medida com um analisador de gases portátil.

Nessa verificação, as duas equações indicaram valores altos em média, e 95 por cento dos erros ficaram entre cerca de 3 calorias por minuto a menos e 6 a mais. O cartão de resultado aplica essa janela à sua sessão como faixa provável: para a sessão padrão de 30 minutos a 13,5 calorias por minuto, ela vai de cerca de 225 a 496 calorias. O limite inferior nunca cai abaixo da taxa de repouso de 1 MET. Trate a janela como aproximada, pois ela vem de 17 pessoas ao longo de 20 minutos.

Qual é a precisão das calculadoras de calorias e dos dispositivos de pulso?

Para uma pessoa em um único dia, nenhum dos métodos comuns é preciso. Shcherbina et al. (2017) testaram sete dispositivos de pulso contra a análise de gases em laboratório em 60 voluntários sentados, caminhando, correndo e pedalando. A frequência cardíaca foi bem medida, com erros medianos de cerca de 2 a 7 por cento conforme o dispositivo, mas nenhum dispositivo estimou o gasto de energia com erro inferior a 20 por cento, e os erros medianos foram de 27 a 93 por cento. Uma revisão de 158 estudos de Fuller et al. (2020) constatou que, em ambientes controlados, apenas 9 por cento das comparações do gasto de energia ficaram a menos de 3 por cento do valor medido, enquanto 54 por cento indicaram valores baixos e 37 por cento, valores altos. Uma metanálise de 60 estudos concluiu que a precisão dependia da atividade e que os dispositivos que combinam a frequência cardíaca com sensores de movimento tiveram erros menores na maioria das atividades (O'Driscoll et al. 2020).

As calculadoras de METs têm os seus próprios erros, em grande parte por supor o mesmo gasto de repouso e a mesma economia de movimento para todo mundo, o que a nossa calculadora de calorias queimadas explica. Leia qualquer um desses números como uma forma de comparar as suas próprias sessões e planeje as refeições pela faixa provável, não pelo número isolado.

Quando ignorar esta calculadora

As equações foram construídas com adultos saudáveis que se exercitam com regularidade. Nos casos abaixo, deixe o número de lado ou consulte antes um profissional de saúde.

• Medicamentos que alteram a frequência cardíaca, marca-passo ou ritmo irregular. Os betabloqueadores e alguns outros medicamentos desaceleram o coração em qualquer esforço, e um marca-passo ou um problema de ritmo, como a fibrilação atrial, rompe a relação entre o pulso e o trabalho. Pergunte ao seu médico ou à equipe de reabilitação cardíaca como avaliar o esforço de outra forma.
• Gravidez. A frequência cardíaca, o volume de sangue e o peso mudam ao longo da gravidez, e as equações não foram construídas para ela. Pergunte à equipe que acompanha o seu pré-natal sobre a intensidade do exercício.
• Condições do coração, do pulmão ou da circulação. Consulte um médico antes de treinar pela frequência cardíaca se o exercício provocar dor no peito, tontura ou falta de ar fora de proporção com o esforço.
• Transtornos alimentares ou recuperação recente. Contar as calorias do exercício pode alimentar um ciclo prejudicial. Quem deve orientar você é um profissional de saúde ou um nutricionista que trate transtornos alimentares.
• Adolescentes e crianças. As equações vêm de adultos de 18 a 45 anos, então os jovens precisam de orientação própria.
• Tempo quente e sessões longas. O calor e a desidratação elevam a frequência cardíaca sem aumentar o trabalho. A calculadora de taxa de sudorese estima quanto líquido você perde por hora a partir de uma pesagem antes e depois do treino.

Leitura complementar

Referências

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. Condições do estudo e números de ajuste do resumo; coeficientes como impressos na referência 2.
2. Keytel L. "Application and development of indirect measures of free-living energy expenditure." Tese de doutorado, Department of Human Biology, University of Cape Town; 2004. hdl.handle.net/11427/19142, registro no OpenUCT. Capítulo 4: equações (p. 116-117, Tabelas 4.3 e 4.5) e verificação independente (Tabela 4.7). Capítulo 5: sessão de academia com pesos (Tabela 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. Reproduz as duas equações 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. Reproduz as equações sem VO2 máx.
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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 do resumo.

Como esta calculadora difere das calculadoras típicas de calorias pela frequência cardíaca

A maioria das calculadoras de calorias online que partem da frequência cardíaca aplica as equações de Keytel sem dizer de onde vêm os coeficientes e dá um único número, sem faixa. Poucas mencionam que as equações foram construídas com corrida e ciclismo em ritmo constante em adultos de 18 a 45 anos, então apresentam com toda a segurança números para uma frequência cardíaca de repouso, uma sessão de musculação ou uma pessoa de 70 anos.

Esta calculadora tira os coeficientes da tese de acesso aberto que contém o estudo e os confere com dois artigos de acesso aberto que os reproduzem. Ela aplica tanto as equações sem VO2 máx quanto o par mais preciso com ele, mostra uma faixa provável tirada da verificação independente do próprio estudo e sinaliza os dados fora das condições em que as equações foram construídas: frequências cardíacas abaixo de 57 ou acima de 90 por cento da máxima prevista para a idade, idades fora de 18 a 45 anos e pesos ou valores de VO2 máx além da faixa do estudo. Ela explica por que o treino de força e os intervalados dão valores altos ou imprecisos, compara o resultado com o método dos METs para a mesma sessão e recusa um resultado quando a equação cai a zero ou abaixo disso.