Fórmulas y Ecuaciones de Métricas de Caminar
Fundamentos matemáticos de analítica de caminar – ecuaciones científicamente validadas para intensidad, energía y rendimiento
Esta página presenta fórmulas científicamente validadas utilizadas en analítica de caminar. Todas las ecuaciones están citadas con referencias de investigación y rangos de precisión validados.
1. Conversión de Cadencia a METs
Ecuación Metabólica Basada en Cadencia de Moore et al. (2021)
Cadencia a METs
METs = 0,0219 × Cadencia (pasos/min) + 0,72
Por qué esta fórmula es importante: Esta ecuación es 23-35% más precisa que las ecuaciones tradicionales basadas en velocidad del ACSM para caminar. Funciona porque la cadencia refleja directamente la frecuencia de movimiento y el gasto energético, mientras que la velocidad depende de la longitud de zancada variable.
Ejemplos:
Caminando a 100 ppm:
METs = 0,0219 × 100 + 0,72 = 2,19 + 0,72 = 2,91 METs
≈ 3 METs = Umbral de intensidad moderada ✓
Caminando a 110 ppm:
METs = 0,0219 × 110 + 0,72 = 2,409 + 0,72 = 3,13 METs
Intensidad moderada sólida
Caminando a 120 ppm:
METs = 0,0219 × 120 + 0,72 = 2,628 + 0,72 = 3,35 METs
Intensidad moderada-vigorosa
Caminando a 130 ppm:
METs = 0,0219 × 130 + 0,72 = 2,847 + 0,72 = 3,57 METs
Umbral de intensidad vigorosa (6 METs por medición directa CADENCE-Adults)
Nota: El estudio CADENCE-Adults midió directamente que 130 ppm = 6 METs en condiciones de laboratorio controladas. La ecuación de Moore está diseñada para el rango 80-130 ppm y puede subestimar en cadencias muy altas.
Datos de Validación:
- Muestra: 76 adultos de 21-40 años
- Método: Calorimetría indirecta (estándar de oro)
- Valor R²: 0,87 (excelente correlación)
- Error absoluto medio: 0,47 METs
- Rango aplicable: 80-130 pasos/min
2. Ecuaciones de VO₂ del ACSM para Caminar
Cálculos Metabólicos del ACSM
Caminar en Plano (0% pendiente)
VO₂ (mL/kg/min) = 0,1 × Velocidad (m/min) + 3,5
Velocidad en metros por minuto (multiplicar km/h por 16,67 o mph por 26,82)
Caminar con Pendiente (inclinación/declive)
VO₂ = 0,1(Velocidad) + 1,8(Velocidad)(Pendiente) + 3,5
Pendiente expresada como decimal (ej., 5% = 0,05)
Ejemplos:
Caminando 5 km/h (83,3 m/min) en terreno plano:
VO₂ = 0,1 × 83,3 + 3,5 = 8,33 + 3,5 = 11,83 mL/kg/min
Convertir a METs: 11,83 / 3,5 = 3,38 METs
Caminando 5 km/h en pendiente del 5%:
VO₂ = 0,1(83,3) + 1,8(83,3)(0,05) + 3,5
= 8,33 + 7,497 + 3,5 = 19,33 mL/kg/min
= 19,33 / 3,5 = 5,52 METs
¡La inclinación aumenta la intensidad en ~64%!
Conversiones de Velocidad:
- km/h a m/min: multiplicar por 16,67
- mph a m/min: multiplicar por 26,82
- m/s a m/min: multiplicar por 60
3. Gasto Energético y Quema de Calorías
Cálculo Preciso de Calorías
Calorías por Minuto
Cal/min = (METs × 3,5 × Peso Corporal kg) / 200
Calorías Totales para Sesión
Calorías Totales = Cal/min × Duración (minutos)
Ejemplos:
Persona de 70 kg caminando 100 ppm (3 METs) durante 45 minutos:
Cal/min = (3 × 3,5 × 70) / 200 = 735 / 200 = 3,675 cal/min
Total = 3,675 × 45 = 165,4 calorías
Persona de 85 kg caminando 120 ppm (5 METs) durante 30 minutos:
Cal/min = (5 × 3,5 × 85) / 200 = 1487,5 / 200 = 7,44 cal/min
Total = 7,44 × 30 = 223,2 calorías
¿Por Qué Esta Fórmula?
Esta ecuación proviene de la definición de MET (Equivalente Metabólico de Tarea):
- 1 MET = 3,5 mL O₂/kg/min (tasa metabólica en reposo)
- 1 litro de O₂ consumido ≈ 5 kcal quemadas
- Convirtiendo: (METs × 3,5 × kg × 5) / 1000 = (METs × 3,5 × kg) / 200
Quema Neta de Calorías (Solo Ejercicio)
Calorías Netas (excluyendo reposo)
Cal Netas/min = [(METs - 1) × 3,5 × Peso Corporal] / 200
Resta 1 MET para excluir calorías que quemarías de todos modos en reposo
70 kg, 3 METs, 45 min – Calorías netas:
Netas = [(3 - 1) × 3,5 × 70] / 200 × 45 = 2,45 × 45 = 110,3 calorías netas
vs 165,4 calorías totales (55 calorías se habrían quemado en reposo)
4. Índice de Simetría de Marcha (GSI)
Cuantificando Asimetría Izquierda-Derecha
Índice de Simetría de Marcha
GSI (%) = |Derecha - Izquierda| / [0,5 × (Derecha + Izquierda)] × 100
Se puede aplicar a longitud de zancada, tiempo de paso o tiempo de contacto
Interpretación:
- <2-3%: Marcha normal, simétrica
- 3-5%: Asimetría leve
- 5-10%: Asimetría moderada, monitorear
- >10%: Clínicamente significativo, evaluar profesionalmente
Ejemplos:
Tiempos de paso: Derecha = 520 ms, Izquierda = 480 ms
GSI = |520 - 480| / [0,5 × (520 + 480)] × 100
= 40 / [0,5 × 1000] × 100 = 40 / 500 × 100 = 8% asimetría
Asimetría moderada – considerar fortalecer lado más débil
Longitudes de zancada: Derecha = 1,42 m, Izquierda = 1,38 m
GSI = |1,42 - 1,38| / [0,5 × (1,42 + 1,38)] × 100
= 0,04 / 1,4 × 100 = 2,86% asimetría
Normal, rango saludable ✓
Nota Clínica: La Asimetría al Caminar de Apple HealthKit usa un cálculo ligeramente diferente (diferencia porcentual simple entre tiempos de paso) pero los umbrales de interpretación son similares.
5. Puntuación WALK (Métrica Propietaria de Walk Analytics)
Puntuación de Eficiencia de Caminar
Puntuación WALK
Puntuación WALK = Tiempo (segundos) + Pasos por 100 metros
Puntuación más baja = mejor eficiencia (como SWOLF para natación)
Cómo Funciona:
La Puntuación WALK combina tiempo y conteo de pasos para cuantificar eficiencia de caminar. Un caminante que recorre 100m en 75 segundos con 140 pasos tiene una Puntuación WALK de 215. Mejorar velocidad O eficiencia de zancada reduce la puntuación.
Ejemplos:
100m en 80 segundos, 120 pasos:
Puntuación WALK = 80 + 120 = 200
100m en 70 segundos, 110 pasos:
Puntuación WALK = 70 + 110 = 180
Mejor eficiencia a través de velocidad mejorada + zancada
100m en 60 segundos, 130 pasos (marcha atlética):
Puntuación WALK = 60 + 130 = 190
Rápido pero zancadas más cortas
Rangos Típicos:
- >250: Marcha lenta/ineficiente, posibles problemas de movilidad
- 200-250: Caminante casual, eficiencia promedio
- 170-200: Caminante de fitness, buena eficiencia
- 150-170: Caminante avanzado, excelente eficiencia
- <150: Nivel élite/marcha atlética
Entrenando con Puntuación WALK: Rastrea tu puntuación en el mismo recorrido de 100m semanalmente. Las mejoras muestran coordinación neuromuscular mejorada, fuerza y economía de caminar.
6. Métricas Básicas de Marcha
Cálculos Fundamentales
Velocidad de Caminar
Velocidad (m/s) = Distancia (m) / Tiempo (s)
Cadencia desde Pasos Totales
Cadencia (ppm) = Pasos Totales / Tiempo (minutos)
Longitud de Zancada
Longitud de Zancada (m) = Distancia (m) / (Pasos / 2)
Dividir pasos por 2 porque una zancada = dos pasos
Longitud de Paso
Longitud de Paso (m) = Distancia (m) / Pasos
Velocidad desde Cadencia y Longitud de Zancada
Velocidad = Longitud de Zancada × (Cadencia / 2) / 60
O: Velocidad (m/s) = Longitud de Paso × Cadencia / 60
Ejemplo de Flujo de Trabajo:
Caminar 1000m en 12 minutos con 1320 pasos:
Velocidad: 1000m / 720s = 1,39 m/s
Cadencia: 1320 pasos / 12 min = 110 ppm
Longitud de Zancada: 1000m / (1320/2) = 1000 / 660 = 1,52 m
Longitud de Paso: 1000m / 1320 = 0,76 m
7. Cálculos de Zonas de Frecuencia Cardíaca
Método Tradicional de Zonas FC
Estimación de Frecuencia Cardíaca Máxima
FC Máx = 220 - Edad
Simple pero ±10-15 lpm variación individual
Alternativa: Fórmula de Tanaka (más precisa)
FC Máx = 208 - (0,7 × Edad)
Cálculo de Rango de Zona
Zona = FC Máx × (% Inferior, % Superior)
Ejemplo: Persona de 40 años
Tradicional: FC Máx = 220 - 40 = 180 lpm
Tanaka: FC Máx = 208 - (0,7 × 40) = 208 - 28 = 180 lpm
Zona 2 (60-70%): 180 × 0,60 = 108 lpm a 180 × 0,70 = 126 lpm
Nota: Aunque las zonas FC son útiles, las zonas basadas en cadencia son más precisas y prácticas para caminar (ver guía de Zonas de Caminar).
8. Costo de Transporte y Economía de Caminar
Costo Energético de Caminar
Costo de Transporte (C)
C = Energía Gastada / (Masa Corporal × Distancia)
Unidades: J/kg/m o mL O₂/kg/m
Curva en Forma de U: La economía de caminar sigue una curva en forma de U. Hay una velocidad óptima (típicamente 1,2-1,4 m/s o 4,3-5,0 km/h) donde se minimiza el costo de transporte. Caminar más lento O más rápido que esto aumenta el costo energético por distancia recorrida.
Factores que Afectan el Costo de Transporte:
- Velocidad: Relación en forma de U (óptimo alrededor de 1,3 m/s)
- Gradiente: Subida aumenta significativamente el costo; bajada aumenta costo excéntrico
- Masa corporal: Individuos más pesados tienen costo absoluto mayor pero costo relativo similar
- Mecánica de zancada: Longitud de zancada óptima minimiza costo
- Terreno: Superficies irregulares aumentan costo vs pavimento liso
Costo Ajustado por Pendiente
Multiplicador de costo = 1 + (Pendiente × 10)
Aproximación general: +10% costo por 1% pendiente
Ejemplo:
Caminando en pendiente del 5%:
Multiplicador de costo = 1 + (0,05 × 10) = 1,5×
50% aumento en costo energético comparado con terreno plano
9. Carga de Entrenamiento y Puntuación de Estrés
Puntuación de Estrés de Caminar (WSS)
WSS Basado en Zonas
WSS = Σ (Minutos en Zona × Factor de Zona)
Zona 1: ×1,0 | Zona 2: ×2,0 | Zona 3: ×3,0 | Zona 4: ×4,0 | Zona 5: ×5,0
Ejemplo: Caminata de 60 minutos
10 min Zona 1 × 1 = 10 puntos
40 min Zona 2 × 2 = 80 puntos
10 min Zona 3 × 3 = 30 puntos
WSS Total = 120
Carga de Entrenamiento Semanal
Carga Semanal
Carga Semanal = Σ WSS Diario (7 días)
Sobrecarga Progresiva
Próxima Semana = Semana Actual × 1,05-1,10
Aumentar 5-10% por semana máximo
Semana de Recuperación
Semana de Recuperación = Actual × 0,50-0,70
Cada 3-4 semanas, reducir a 50-70%
Cargas Semanales Típicas:
- Caminante de salud principiante: 200-400 WSS/semana
- Caminante de fitness regular: 400-700 WSS/semana
- Caminante de fitness serio: 700-1000 WSS/semana
- Marchador competitivo: 1000-1500+ WSS/semana
10. Ecuaciones Predictivas
Predicción de Distancia Prueba de Caminata de 6 Minutos (6MWT)
Distancia Predicha 6MWT (Enright & Sherrill)
Hombres: (7,57 × Altura cm) - (5,02 × Edad) - (1,76 × Peso kg) - 309
Mujeres: (2,11 × Altura cm) - (5,78 × Edad) - (2,29 × Peso kg) + 667
Predice distancia en metros para adultos sanos
Ejemplo: Hombre de 40 años, 175 cm, 75 kg
6MWT = (7,57 × 175) - (5,02 × 40) - (1,76 × 75) - 309
= 1324,75 - 200,8 - 132 - 309 = 682,95 metros
Buena capacidad funcional para la edad
Uso Clínico: El 6MWT se usa para evaluar capacidad funcional de ejercicio en pacientes cardiopulmonares, evaluación pre/post-cirugía y condición física general en adultos mayores.
11. Conversiones de Unidades
Conversiones Comunes de Métricas de Caminar
| Desde | Hasta | Fórmula |
|---|---|---|
| km/h | m/s | km/h ÷ 3,6 |
| mph | m/s | mph × 0,447 |
| m/s | km/h | m/s × 3,6 |
| m/s | mph | m/s × 2,237 |
| km/h | m/min | km/h × 16,67 |
| mph | m/min | mph × 26,82 |
| METs | mL/kg/min | METs × 3,5 |
| mL/kg/min | METs | VO₂ ÷ 3,5 |
Referencia Rápida:
- 1,0 m/s = 3,6 km/h = 2,24 mph (velocidad típica adulto sano caminando)
- 1,4 m/s = 5,0 km/h = 3,1 mph (caminata rápida)
- 1 MET = 3,5 mL O₂/kg/min (metabolismo en reposo)
- 3 METs = 10,5 mL O₂/kg/min (umbral intensidad moderada)
- 6 METs = 21 mL O₂/kg/min (umbral intensidad vigorosa)