Para explicar los fundamentos físicos del buceo autónomo (en adelante buceo) deben de tenerse en cuenta algunos conceptos de la física general que intentaré explicar de una forma muy simple. Estos conceptos son los siguientes:
- La Gravedad
- El Agua
- Los Gases
- El Aire
- La Presión
- La Presión Atmosférica
- La Presión Hidrostática
- La Presión Absoluta
y también algunas leyes de la física, como son:
- El principio de Pascal
- La Ley de Boyle-Mariotte
- La Ley de Charles
- La Ley de Gay-Lussac
- La Ley de Henry
Gravedad
La gravedad es una fuerza que fue definida por Isaac Newton en la Ley de la Gravitación Universal del siguiente modo:
"Todos los cuerpos con masa se atraen mutuamente con una fuerza directamente proporcianal
a sus masas
e inversamente proporcional al cuadrado de sus distancias."
Haciendo la suposición de que ustedes, al igual que un servidor, pasamos la mayor parte de la vida sobre la superficie de la tierra o a escasos kilometros de esta (si volamos en avión), deberemos de tener en cuenta que siempre estaremos sometidos a la acción de dicha fuerza.
Generalmente no prestamos mucha atención a la gravedad ya que nos hemos acostumbrado totalmente a sus efectos, pero si nos sumergimos en un medio acuático veremos que aparentemente sus efectos no son iguales a los que se producen fuera del agua. Esto es debido a la aparición de otra fuerza llamada empuje (será estudiada en detalle más adelante) que contrarresta el efecto de la gravedad pues actua en sentido contrario.
La gravedad, es también la fuerza responsable de que los gases que rodean a la tierra permanezcan sobre ella formando la atmósfera.
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Agua
El Agua es el compuesto molecular más importante que existe en nuestro planeta. La vida, tal y como la conocemos, no existiría sin la presencia de dicha molécula, cuya fórmula molecular es H2O. Esta composición química dota a la molécula de agua de unas propiedades muy particulares.
Basta con observar el globo terraqueo para darse cuenta que el agua es un elemento tan abundante como imprescindible. Si no hubiese agua o esta estuviese contaminada, todo se secaría, no habría vegetación ni animales, ni siquiera el hombre podría sobrevivir. El agua ocupa las tres cuartas partes de nuestro planeta desde hace más de 3.000 millones de años. Además es el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de de la mayor parte de las formas vivas es agua.
Volviendo a la composición química de la molécula del agua, debemos de saber que esta la forman 2 átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno, que dotan a la molécula de un extraño comportamiento que la hace diferenciarse mucho de la mayoría de los líquidos. Las extrañas propiedades, tanto físicas como químicas, son directamente responsables de su extraordinaria importancia biológica.
El ángulo que forman los dos átomos de hidrógeno con el átomo de oxígeno de la molécula del agua (H-O-H) es de aproximadamente de 104'5 grados. Además, al ser el oxígeno más electronegativo que el hidrógeno, atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. Esto produce que la molécula de agua, a pesar de tener una carga total neutra, presenta una distribución asimétrica de su carga eléctrica y es por tanto lo que se denomina una molécula polar. Por esta razón, en la práctica la molécula se comporta como un dipolo. El extremo negativo del dipolo corresponde al oxígeno, que es donde se concentrala mayor densidad de carga negativa y el extremo positivo corresponde a los átomos de hidrógeno, donde se concentra una mnayor densidad de carga positiva.
Por esta razón surgen relaciones dipolo-dipolo de manera que alrededor de una molecula de agua se disponen otras cuatro formando una estructura reticular que es la responsable de sus peculiares características físico químicas. Estas porpiedades son la eleva fuerza de cohesión. Debido a los enlaces entre las móleculas (denominados puentes de hidrógeno) el agua resulta ser un líquido casi incompresible. Razón por la que varios organismos vivos la utilizan como esqueleto hidrostático. Otra característica importante es su elevado punto de ebullición. De no ser por dicha condición polar y la aparición de los puentes de hidrógeno, el líquido del agua debería de tener un punto de ebullición en torno a los 80ºC y no a los 100ºC, como realmente ocurre. El agua presenta por tanto un elevado calor específico, es decir, una gran capacidad para retener calor, que se emplea en romper los puentes de hidrógeno.
También presenta una elevada fuerza de adhesión, que es la responsable del fenómeno conocido como capilaridad. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, esta asciende por el capilar como si se arrastrase por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua , se equilibra con la presión capilar.
Otra propiedad singular es su elevada capacidad como disolvente, también debido a sus propiedades eléctricas. En una solución salina, las moleculas de agua rodean los iones en disolución de una curiosa forma. Los iones positivos son rodeados por la parte cargada negativamente (átomo de oxígeno) y los iones negativos son redeados por la parte positiva del dipolo (átomos de hidrógeno). Esto crea fuerzas de repulsión entre las moléculas de agua que impiden que vuelvan a juntarse los iones y de ahí la gran capacidad como disolvente de la molécula de agua.
El Agua del mar es salada ya que contiene sales en disolución que son transportadas al mar por los rios. La sal marina esta compuesta mayoritariamente por cationes de sodio Na+(30,7%), de calcio Ca2+(1,2%) y de potasio K+(1,1%) y por iones de cloro Cl-(55,1%) y SO42-.
Las propiedades físicas del agua de mar, como la densidad y compresibilidad, dependen de la salinidad, temperatura y presión y naturalmente de las peculiaridades propiedades físicas del agua dulce. Es especialmente importante citar la elevada conductividad eléctrica del agua de mar.
Especialemente relevante para los submarinistas es el hecho de que la densidad del agua de mar y el agua dulce son diferentes. Puesto que este hecho condiciona directamente una mayor o menor flotabilidad del buzo. El agua de mar, debido a que contiene sales en disolución, es más densa y por tanto la flotabilidad del buzo en el agua salada es mayor.
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Los Gases
En un gas las moléculas que lo forman presentan una energía cinética media mayor que la energía de unión entre dichas moléculas. Por esta razón lás moléculas presentan un movimiento desordenado y el gas es incapaz de guardar una forma o volumen determinado, adaptándose a la forma del volumen en el que está contenido. Los gases presentan desnsidades muy bajas en comparación con líquidos y sólidos. Veamos por ejemplo las diferencias entre la densidad del hierro, del agua y el aire:- Hierro: 7,28 g/cm3
- Agua: 1,00 g/cm3
- Aire: 0,00123 g/cm3
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El Aire
Desde el punto de vista del Buceo de recreo, es el gas más importante a estudiar, ya que este es el gas que respiramos normalmente cuando andamos por la calle y el que respiraremos cuando estemos sumergidos con un equipo de buceo autónomo. Algunas personas creen que los submarinistas respiran oxígeno de sus botellas, pero no es así, el gas que respiran es aire. El oxígeno, si se respira puro, resulta tóxico a una presión aproximada de 1360 mm de Hg (milímetros de Mercurio) o lo que es lo mismo a 1,8 atmósferas de presión (estudiaremos las unidades de presión en el siguiente apartado). Lo cual quiere decir que un buceador que respirase oxígeno puro, no podría hacerlo a profundidades mayores de 8 metros aproximadamente. Ya que esta profundidad es la que corresponde a una presión de 1,8 atmósferas como más adelante veremos.
Por tanto, como hemos comentado es el aire el gas que debemos estudiar para la práctica del buceo. Sin embargo, hay que mencionar que hay especialidades dentro del buceo que no utilizan exactamente aire, sino que utilizan mezclas de gases más o menos parecidas al aire para evitar ciertos problemas de intoxicación o saturación que se producen en el buceo con aire y a gran profundidad.
Dicho esto, pasaremos a estudiar la composición del aire. El aire no está formado por un único gas. El aire es una mezcla de gases. Estos gases son: Nitrógeno (78%), Oxígeno(21%), Dióxido de Carbono y gases Nobles, principalmente. Aunque también pueden encontrarse otros compuestos y partículas en suspensión.
Un análisis exhaustivo del aire nos revelaría lo siguiente (el número final es el porcentaje):
- N2 Nitrógeno 78,084
- O2 Oxigeno 20,946
- Ar Argón 0,934
- CO2 Dióxido de carbono 0,03225
- Ne Neón 1,818 x10-3
- He Helio 5,24 x10-4
- Kr Kriptón 1,14 x10-4
- Xe Xenón 8,7 x10-5
- CH4 Metano 1,6 x10-4
- H2 Hidrogeno 5 x10-5
- CO Monóxido de carbono 8 x10-5 a 5 x10-5
- N2O Oxido Nitroso 2 a 4 x10-7
- SO2 Dióxido de azufre 7 x10-7 a >1 x10-7
- NO Oxido nítrico 10-3 a 10-4
- NO2 Dióxido de Nitrógeno 10-3 a 10-4
- HCHO Formaldehído <=10-5
- NH2 Amoniaco <=10-4
- O3 Ozono 0 a 5 x10-5
Pero desde el punto de vista del buceo, es suficiente con que consideremos la composición del aire como:
- N2 Nitrógeno 78,13 %
- O2 Oxigeno 20,9 %
- CO2 Dióxido de Carbono 0,03 %
- Gases Nobles 0,94 %
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La Presión
En física la presión está definida como al cociente entre la acción de una fuerza sobre la unidad de superficie.
La fuerza se define en física como el producto de una masa por una acelaración.
Y la aceleración como el incremento de Velocidad por unidad de tiempo.
Y la velocidad como el incremento de distancia por unidad de tiempo.
Teniendo en cuenta las unidades físicas en que se expresan (en el sistema métrico) las unidades anteriores, tenemos:
o lo que es lo mismo:
Desde el punto de vista histórico, la primera unidad empleada para medir la presión atmosférica fue el "milímetro de mercurio" (mm Hg), en razón de la conocida capacidad de una columna de mercurio, de unos 760 mm, consistente en lograr equilibrar la referida presión. Dicha propiedad era muy utilizada en la construcción de los primeros barómetros, de modo que el mm Hg resultaba una unidad de medida sumamente intuitiva.
En la industria también ha sido usada la "atmósfera técnica" (at), definida como la presión debida a la acción de un kilogramo fuerza (kgf) sobre una superficie de un centímetro cuadrado. Recordemos que 1 kgf corresponde a la fuerza de gravedad actuando sobre una masa de 1 kg, es decir, aproximadamente 9,81 newtons (N). La "atmósfera técnica" no debe confundirse con la "atmósfera normal" o "atmósfera física" (atm), definida como la presión debida a una columna de mercurio de (exactamente) 760 mm, bajo condiciones predeterminadas. La equivalencia es 1 atm. = 1,033at.
Posteriormente, se generalizó el empleo del sistema CGS, basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Por tal motivo, la elección lógica era la "baria", correspondiente a una fuerza de una dina actuando sobre una superficie de un centímetro cuadrado. Sin embargo, como la baria resultaba demasiado pequeña para los fines prácticos, se decidió adoptar una unidad un millón de veces mayor: el "bar" (1 bar = 1.000.000 barias). En el campo específico de la meteorología, se hizo común el uso de la milésima de bar, el "milibar" (mb).
En la actualidad, la comunidad científica internacional ha adoptado el Sistema Internacional (SI), cuyas unidades fundamentales son el metro, el kilogramo y el segundo. Para este sistema la unidad de presión es el newton por metro cuadrado, denominado "pascal" (PA).
Pero, afortunadamente, el buceador sólo necisita conocer las siguientes relaciones de Presión:
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La Presión Atmosférica
Hemos dicho que la presión atmosferica a nivel del mar es 1 atm, pero ¿qué quiere decir esto exactamente? Recordemos que la Presión la hemos definido como el cociente entre la acción de una fuerza sobre la unidad de superficie. También hemos dicho que la densidad del aire es pequeña comparada con la del agua u otros elementos líquidos o solidos. Pero si tenemos en cuenta que la atmósfera, que no es más que la capa de aire que rodea a la tierra, tiene un espesor de unos 10 Kilómetros, resulta que el peso de todo este aire sobre una unidad de superficie, no es nada despreciable. Es decir, el peso de 10 Kilómetros de aire por metro cuadrado, a nivel del mar, es de un Newton (lo que normalmente se denomina "1 Kilo" o "Kilogramo-fuerza"); o lo que es lo mismo, la presión del aire a nivel del mar es de una atmósfera.
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La Presión Hidrostática
Hemos visto en el apartado anterior que la presión atmosférica es la provocada por el peso de la columna de aire sobre la superficie terrestre. De igual manera ocurre con el agua, salvo que este fenómeno es mucho más acusado ya que la densidad del agua es 800 veces mayor que la del aire. Al ser el agua 800 veces más pesada que el aire, a medida que nos vamos sumergiendo, el aumento de la presión hidrostática es mucho mayor que la disminución de presión que se produce al aumentar nuestra altura sobre el nivel del mar en la misma cota. Por dicha razón, al elevar nuestra altura 10 metros sobre el nivel del mar, no notaremos ninguna diferencia apreciable en el cambio de la presión; sin embargo, si nos sumergimos 10 metros en el agua la presión respecto del nivel del mar se habrá duplicado.
La regla de oro para todo submarinista es saber que cada 10 metros de profundidad la presión hidrostática aumenta una atmósfera
Si nos sumergimos, por ejemplo 25 metros, la presión habrá aumentado 2,5 atmósferas.
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La Presión Absoluta
Como hemos visto en el ejemplo anterior, la presión a una profundidad de 25 metros habrá aumentado 2,5 atmósferas. PEro no debemos olvidar que cuando estábamos en la superficie al nivel del mar, la presión no era cero, sino que era de una atmósfera (presión de la columna de aire a nivel del mar). Por tanto, la presión a la que está sometido el buzo a la profundidad de 25 metros es de 3,5 atmosferas. Es decir, la presión atmosférica (1 atmósfera) más las 2,5 atmósferas de incremento de presión debidas a la profundidad alcanzada de 25 metros.
Así pues:
Que para inmersiones en el mar se convertirá en:
Pero esta última relación no es válida para inmersiones en alta montaña donde la presión atmosférica puede variar susceptiblemente.
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El principio de Pascal
El Principio de Pascal (1659) dice Así:
la presión en su interior es igual en todas partes,
y actúa perpendicularmente sobre las paredes de su contenedor.
Blaise Pascal (1623-1662)
Cuando un buceador utiliza un equipo de respiración autónomo, no respira el aire a la misma presión que lo haría en la superficie (aproximadamente 1 atm), sino que lo respira a mayor presión. Siendo ésta igual a la presión absoluta (hidrostática + atmosférica) en dicho punto. Esto se consigue mediante un sistema de que incorpora el regulador y que es capaz de suministrar el aire procedente de la botella a alta presión, a una presión inferior y equivalente a la presión del agua en dicho punto.
Por tanto, un buceador que respire aire a presión, según el principio de Pascal, introducirá en todas las cavidades de su cuerpo: pulmones, traquea, trompas de eustaquio, senos nasales, etc (contenedor del teorema) el aire a dicha presión. Ya que según el teorema la presión será igual en todas partes y por tanto, la persona que respira aire a presión bajo la superficie, no percibe directamente el aumento de presión debido a la profundidad, ya que se establece un equilibrio de presiones entre el interior y el exterior del cuerpo.
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La Ley de Boyle-Mariotte
La Ley de Boyle-Mariotte dice Así:
proporcional a la presión ejecida sobre él.
Robert Boyle (1627-1691) y Edme Mariotte (1620-1684)
Veamos un ejemplo que ilustra claramente este principio. Imaginemos que sumergimos en el agua un globo hinchado con aire y lo bajamos a una profundidad de 10 metros. ¿Qué creen que le ocurrira al globo? Según el principio de Pascal, si aumentamos la presión sobre el globo al doble (recordemos que a 10 metros la presión es de 2 atmósferas, el doble que en la superficie), el volumen del globo disminuirá proporcionalmente, es decir, el tamaño del globo será justo la mitad.
El mismo caso puede estudiarse tambien si en lugar de un globo introducimos un recipiente invertido, como un vaso o una campana de cristal. Si hacemos esto, veremos que el vaso, al principio, no se llena de agua, ya que al contener aire a una presión similar a la del agua, ambas se equilibran. Pero, si continuamos descendiendo, la presión del agua irá aumentando y el aire, tomado en superficie a una atmósfera, irá reduciendo su volumen para igualar dicha presión. Por tanto, veremos como el agua va penetrando en el vaso según vamos descendiendo. ¿cual será el volumen ocupado por el aire a las diferentes profundidades? basta con aplicar la Ley de Boyle-Mariotte, recordemos:
a 0 metros p=1 atm, por tanto V=1/1 (100%)
a -10 metros p=2 atm, por tanto V=1/2 (50%)
a -20 metros p=3 atm, por tanto V=1/3 (33%)
a -30 metros p=4 atm, por tanto V=1/4 (25%)
........
a -100 metros p=11 atm, por tanto V=1/11 (9%)
Pero, del mismo modo que hemos visto que el aire contenido en la campana, en el vaso invertido o en el globo, se comprime reduciendo su volumen a medida que descendemos, ¿qué ocurre si realizamos el trayecto en sentido opuesto? Efectivamente, como es lógico el volumen irá aumentando hasta alcanzar el mismo volumen de partida al llegar a la superficie.
Si en lugar de hacer el experimento considerando un globo o un vaso, lo hacemos teniendo en cuenta el aire retenido en los pulmones al realizar una apnea (retención voluntaria del aire), veremos que ocurre exactamente lo mismo. El aire contenido en los pulmones se comprime por la presión exterior a medida que descendemos metros y vuelve a aumentar hasta alcanzar el volumen inicial al llegar a la superficie.
Hasta aquí, todo parece indicar que no hay mucho que temer para los submarinistas, en cuanto a este fenómeno se refiere, pero no es así. El buceador autónomo, al contrario que el buceado a pulmón libre, respira aire a presión, como ya hemos comentado. Esto quiere decir, que un buceador autónomo que estuviese a una profundidad de 20 metros, respiraría aire a 3 atmósferas en perfecto equilibrio con la presión exterior y sus pulmones ocuparían el mismo volumen que en la superficie en estado normal. Por el contrario, el apneista habrá visto reducido el tamaño de sus pulmones notablemente debido al aumento de presión causado por la profundidad.
Si el escafandrista que respira aire a presión tuviese por cualquier circunstancia que ascender a la superficie o a una cota superior sin poder utilizar el regulador, es decir, con la única reserva de aire que la que en ese instante dispone en sus pulmones, deberá ascender con la boca abierta y liberando, a medida que asciende, el aire de sus pulmones. Esto, que a priori puede parecer contradictorio, ya que como hemos dicho es la única reserva de aire de la que el buzo dispone, no es en absoluto ningún capricho. Es la única manera de evitar un ACCIDENTE POR AEROEMBOLIA TRAUMATICA. Pero, ¿cual es la causa de dicho accidente? Como hemos dicho, el escafandrista de nuestro ejemplo se encuentra a una profundidad de 20 metros y debe ascender a la superficie sin utilizar el regulador que le proporciona el aire. En tal caso, si asciende hacia la superficie reteniendo deliberadamente el aire de sus pulmones, estos empezarán a aumentar de tamaño debido a la difencia de presiones. Recordemos que el aire que contienen los pulmones del submarinista está a una presión de 3 atm e igual a la del agua a 20 metros de profundidad. Al ascender el aire de los pulmones continuará estando a dicha presión, mientras que el agua irá perdiendo presión debido a la profundidad a medida que ascendemos. Por todo esto, si aplicamos la Ley de Boyle-Mariotte, veremos que el tamaño de los pulmones del buzo al llegar a la superfice habría aumentado tres veces su tamaño normal.
Dicho de otro modo, a 20 metros de presión, el aire contenido en los pulmones de individuo medio (aprox. 5 litros) será de 3 atm x 5 litros = 15 litros. Si al ascender, dicho individuo no libera el aire, los pulmones comenzarán a hincharse incapaces de retener semejante volumen de aire y las costillas se romperían cocasionando graves trastornos como puede deducirse.
Por tanto, una de la reglas de oro que todo buceador autónomo debe saber es que NUNCA, bajo ningún concepto, debe de retener el aire de sus pulmones y mucho menos si realiza un ascenso sin regulador hacia la superficie.
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La Ley de Charles
La Ley de Charles dice Así:
en función de la temperatura aplicada sobre él.
Jacques Charles (1746-1823)
Es decir:
Que también puede expresarse así:
Si aplicaramos calor sobre un gas este se expandirá inmediatamente. Siendo la aplicación de calor sobre los gases un fenómeno de efectos mucho más perceptibles e inmediatos que sobre los líquidos o sólidos.
Pero si esta expánsion esta limitada, es decir, si tenemos el gas confinado y no permitimos su expansion, el resultado del incremento de temperatura será un incrmento de la presión.
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La Ley de Gay-Lussac
La Ley de Gay-Lussac dice Así:
aumenta de forma proporcional a la temperatura aplicada sobre él.
Gay-Lussac (1778–1850)
Así pues:
O de otro modo:
Veamos un caso práctico de la aplicación de la Ley de Gay-Lussac. Si dejamos una botella cargada de aire a 200 bares sobre unas rocas en un día caluroso y estas sufren un aumento de temperatura de 20ºC a 50ºC tendremos:
luego p2=268; es decir ¡¡¡la presión de la botella habrá aumentado a 268 bares !!! con el consiguiente peligro que esto supone.
Si se exponen las botellas a temperaturas más elevadas, se puede superar la presión de resistencia mecánica del contenedor y producirse una violenta explosión.
Por otra parte, durante la carga de las botellas, estas deben de sumergirse en agua fría para evitar el calentamiento excesivo del gas que se produce al irlo comprimiendo.
Si queremos calcular la disminución de presión que sufrirá una botella al pasar de la temperatura de carga a la temperatura del agua de la inmersión podríamos hacer el siguinte cálculo. Supongamos que la carga de la botella es de 200 bares y la temperatura alcanzada en la carga ha sido 45ºC. Si la temperatura del agua es de 11ºC, tendremos:
luego p2=191; es decir, la botella al comienzo de la inmersión habrá perdido 9 bares de presión a causa de la temperatura. Esto se traduce en un menor tiempo de inmersión que puede calcularse de forma aproximada.
Si la capacidad de la botella es de 15 litros, el volumen de aire perdido habrá sido de 9 bar x 15 litos = 135 litros. Si consideramos un individuo que realiza de forma normal 20 respiraciones por minuto y en cada una de ellas introduce 0,5 litros, tendremos que este individuo consume 0,5 x 20 = 10 litros por minuto. Por tanto, a la presión de una atmósfera, este individuo habría perdido 135 l / 10 l/min = 13,5 minutos. Si la inmersión se realizase a 15 metros, la cantidad de aire equivalente consumida sería 135 l /2,5 bares = 54 l y por tanto el tiempo de inmersión perdido sería 54 l / 10 l/min = 5,4 minutos.
La Ley de Henry
La Ley de Henry dice Así:
de líquido es proporcional a la presión parcial ejercida sobre el gas.
William Henry (1774-1836)
Ya hemos comentado que una de lass propiedades más características del agua es su elevada capacidad como disolvente. Pero el agua es capaz de disolver no sólo sales y otras sustancias sólidas, sino tambien gases. Como es de esperar la temperatura y la presón influyen notablemente en este proceso, pero si la presión y temperatura permanecen constantes, la cantidad de gas que puede contener la disoloción está marcada por el punto de equilibrio llamado de saturación.
La Ley de Henry es válida tanto para una mezcla de gases como paa cualquiera de sus componentes. Es decir, que es válida para el aire como para el Nitrógeno (N2), Oxígeno (O2) y Dióxido de Carbono (CO2). Pero es particularmente importanto en el caso del Nitrógeno. Dado que este gas es inerte, es decir que no interviene en los procesos metabólicos, su comportamiento en disolución tiene especial importancia para el submarinista.
El nitrógeno es un gas incoloro, inhodoro e insipido. Es químicamente inerte y no puede soportar formas de vida . Se utiliza habitualmente en mezclas de gases para el buceo (Nitrox, etc) pero presenta desventajas frente a otros gases. La más importante es que el Nitrógeno disuelto en sangre a alta presión puede provocar "narcosis de nitrógeno", también llamada "narcosis de las profundidades", causando un efecto similar a una borrachera con perdida del juicio por parte del buceador. Esto puede ser muy peligroso, especialmente para el buceador que acude en su ayuda, ya que un buzo en este estado puede realizar actos increibles como quitarse o quitar a alguien el regulador, los plomos, el chaleco, etc. Hay que tener mucho cuidado si se trata de auxiliar a un buceador con estos síntomas. El efecto de la "narcosis" se soluciona rápidamente si se consigue que el buceador ascienda unos cuantos metros.
Cuando respiramos nitrógeno a presión atmosférica éste se mantiene en equilibrio a una presión parcial de 0,78 atm (592,8 mm Hg). En el instante en que nos sumergimos, comienza a aumentar la presión hidrostática y por tanto la del gas que respiramos. Éste pasa a la sangre a través de los alvéolos pulmonares y de allí será transportado al resto de los tejidos. El mayor aumento de presión se producirá en los 10 primeros metros, ya que en este tramo la presión se duplica, pasando de 1 a 2 atmósmferas para el aire y de 0,78 atm a 1,56 atm la presión parcial del nitrógeno (incremento del 100%). Mientras que de los 10 a los 20 metros aumentará un 50%, un 33% hasta los 30 metros y un 25 más hasta los 40 metros. Por tanto, en los diez primeros metros se producirá la mayor saturación de los tejidos. Sin embargo, la velocidad de saturación y desaturación de los difentes tejidos no es la misma. Siendo la más rapida absorción la de la sangre, posteriormente los tejidos óseo, graso, nervioso, etc que requerirán un tiempo mayor tanto para la saturación como para la de la desaturación.
Por todo esto, se ha fijado un tiempo máximo de 12 horas para que todos los tejidos puedan librarse del nitrógeno saturado sobrante.
Durante una inmersión, si permanecemos un cierto tiempo a una cota determinada respirando aire a presión, llegará un momento en que el proceso de saturación concluirá, es decir, todos nuestros tejidos estarán saturados al máximo, Nuestros tejidos estarán en equilibrio con el gas que respiramos. Si seguimos descendiendo, la presión del nitógeno que repiramos aumentará y la mezcla de sangre y nitrógeno pasará a un estado de "no saturado" y se verá en la necesidad de absorver más gas hasta alcanzar de nuevo el "estado de equilibrio". Si en lugar de descender ascendemos, la presión del nitrógeno disminuirá y la mezcla de sangre y nitrógeno pasará a un estado "sobresaturado", lo cual le obligará a eliminar gas hasta alcanzar el proceso de equilibrio. La eliminación de este gas provocará pequeñas burbujas en la sangre que no ocasionarán ningún problema mientras el proceso se realice a una velocidad adecuadade manera que el gas disuelto vaya eliminandose poco a poco.
Es por tanto de vital importancia respetar las reglas de la descompresión, que establecen los periodos de tiempo máximos y mínimos que podemos permanecer a determinadas profundidades, en función del grado de saturación de la mezcla gaseosa que respiramos (aire, Nitrox, etc).
El accidente que se produce al infringir los periodos de descompresión, se conocen como "embolia gaseosa" y nada mejor para ilustralo que el clásico ejemplo de la botella de gaseosa. Si observamos una botella de gaseosa, veremos que líquido en el interior es transparente y sin burbujas. Esto es así porque a pesar de que el líquido contiene gas carbónico disuelto a presión, éste se encuentra en perfecto "estado de equilibrio" ya que la botella esta cerrada y retiene el gas a presión que hay sobre la mezcla. En el momento en que destamos la botella, se produce un depresión en el gas que hay sobre la mezcla y por tanto, el liquido comenzará a perder gas hasta alcanzar el estado de equilibrio y lo hará en forma de burbujas.
Si la botella se destapa suavemente el gas se liberará más lentamente, puesto que se da tiempo a una adaptación de presiones entre el interior y exterior de la botella. De hacerlo rápidamente, el gas abandonará el líquido en forma de abundantes burbujas. Esto es precisamente lo que ocurre con el nitrógeno de nuestra sangre y causa el accidente por "embolia gaseosa". De ahí la importancia de respetar las velocidades de ascenso y tiempos de descompresión.
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