Volendo studiare la relazione che lega la frequenza cardiaca, espressa in battiti al minuto, e il consumo di ossigeno, in litri al minuto, si scopre che, indipendentemente dagli individui (e quindi dalle caratteristiche fisiche e/o di allenamento), tale relazione è sempre di tipo lineare; ciò significa che, misurando il consumo di ossigeno e la frequenza cardiaca e disegnando mediante un grafico la relazione che intercorre tra i due dati sperimentali, si ottiene sempre una linea retta. Questo può far pensare che si possa calcolare la spesa energetica semplicemente monitorando la frequenza cardiaca, ma questo è un errore.
Infatti vale la relazione (y spesa energetica, x frequenza cardiaca, k costante di proporzionalità):

y=kx

ma k è diverso per ognuno di noi!!!!
La frequenza cardiaca aumenta all'aumentare del consumo di ossigeno (la pendenza della retta è positiva) e ogni soggetto presenta valori di partenza e velocità di crescita differenti; ciò significa quindi che a parità di frequenza cardiaca misurata il consumo di ossigeno per due individui è diverso e, conseguentemente anche il dispendio di energia. Tuttavia la dipendenza lineare tra i due parametri è importante perché se si riesce a misurare due coppie di valori (per esempio in laboratorio, facendo correre il soggetto su un tapis roulant), è possibile poi stimare, per un dato soggetto, il consumo di ossigeno per un qualunque valore di frequenza cardiaca.
La tecnica di misurare la frequenza cardiaca per stimare il consumo energetico però ha dei limiti che non vanno sottovalutati:

• la relazione con il consumo di ossigeno non è indipendente dal tipo di attività fisica praticata. In particolare, sono stati evidenziati notevoli discrepanze tra differenti attività, come la danza aerobica o il sollevamento pesi.
• La stima della dipendenza tra frequenza cardiaca e consumo di ossigeno effettuata in laboratorio non sempre è valida anche per l'attività sportiva effettiva, in cui intervengono altri fattori che influenzano la frequenza cardiaca, come la carica agonistica, le emozioni e le condizioni ambientali.
• Anche l'uso di differenti muscoli (durante la corsa su nastro trasportatore in laboratorio e nell'effettiva attività sportiva) può influenzare la frequenza cardiaca in modo diverso. Per esempio, è stato dimostrato [1] che l'esercizio fisico di tipo statico che impiega i muscoli delle braccia (come il sollevamento pesi) presenta una frequenza cardiaca maggiore, a parità di consumo di ossigeno, rispetto alla corsa. In questo caso quindi il consumo di ossigeno e il dispendio energetico vengono sovrastimati se si utilizza la frequenza cardiaca come unico indicatore.

[1] S. Maas et al: The validity of the use of heart rate in estimating oxygen consumption in static and in combined static/dynamic exercise. Ergonomics, pp. 32-141, 1989.
 
I dati soprariportati spiegano abbastanza chiaramente perché strumentazione tutto sommato semplice (per esempio i cardiofrequenzimetri da palestra e non) non sia in grado (nonostante numerose tarature sul soggetto) di determinare con un'approssimazione ragionevole le calorie bruciate. In genere il produttore usa strategie molto "ampie" con il risultato di fornire dispendi energetici irrealistici che spesso confondono l'atleta e lo portano a sovralimentarsi.