OSD Manual Del Buceador Mod7

Manual del Buceador de Mar Abierto

Módulo Siete Temario General

• FÍSICA DEL BUCEO – Teoría de la Descompresión

Versión 01/05 - Español 1


FÍSICA DEL BUCEO – Teoría de la Descompresión Ley de HENRY En un sistema formado por un líquido y un gas en contacto entre sí, que no reaccionen químicamente, en un recipiente cerrado, el gas se va a incorporar al líquido hasta que alcance un estado de equilibrio y no pueda seguir haciéndolo. El proceso de ingreso del gas al líquido se llama solubilización y la salida del gas es la desolubilización. Cuando la cantidad de gas en el líquido es la máxima que puede solubilizarse a una determinada presión, se dice que el líquido está saturado del

as. g

Cuando

Ley de Henry Aumento de la presión de un gas en contacto con un líquido. Sobresaturación. Disminución abrupta de la presión de un líquido saturado con un gas disuelto a una determinada presión.

la cantidad de gas solubilizada en el líquido es mayor a

la que éste puede contener a una determinada presión, se dice que el líquido está sobresaturado del gas.

Dado que el cuerpo humano está constituido en su mayor parte por líquido y que el aire que se respira es un gas, al modificar la presión durante un buceo (con diferentes profundidades) se modifica la cantidad de gas solubilizado en nuestro cuerpo.

La cantidad de gas disuelta en un líquido, es directamente proporcional a la presión de ese gas sobre el líquido.

Cuando se utiliza un equipo autónomo para bucear, se respira aire con un 21% de O2 y un 79% de N2. El oxígeno se metaboliza ya que las células del cuerpo lo necesitan y por lo tanto establecen un intercambio químico con él. Pero el nitrógeno es inerte y por lo tanto a medida que aumenta o disminuye su presión parcial se irá solubilizando o desolubilizando en los tejidos del cuerpo. El nitrógeno es transportado hasta los tejidos, en el plasma sanguíneo, sin participación de la hemoglobina. gas gas gas gas

líquido líquido líquido líquido Estado de No saturación Saturado Sobresaturación Equilibrio (equilibrio) (sin intercambio) (gas solubilizándose) (sin intercambio) (se forman burbujas) En superficie todos los tejidos ya están saturados de N2 a presión atmosférica, por lo tanto en cada espiración se elimina la misma cantidad de N2 que ingresó a los pulmones al inspirar (estado de equilibrio). Al descender y respirar aire a mayor presión (mayor Pp de N2), por la ley de HENRY el N2 tenderá a disolverse en mayor proporción en los tejidos, hasta



saturarlos (buscando nuevamente el estado de equilibrio) ya que la Pp de N2 en el cuerpo es menor que la del aire respirado. Como la disolución del N2 no es instantánea la cantidad solubilizada depende tanto de la profundidad (presión) como del tiempo de fondo. Al ascender, el N2 disuelto tenderá a salir de los tejidos ya que al disminuir la presión se encontrará “sobresaturado” en los mismos. Sobresaturación Como se dijo anteriormente, un líquido se halla “sobresaturado” del gas cuando pasa de una situación de equilibrio a una en la que debe liberar el mismo para lograr nuevamente el equilibrio. Esto se debe a que se ha disminuido la presión. Cuando se descomprime bruscamente un líquido saturado con un gas, éste tiende a abandonar el líquido rápidamente formando burbujas, como se aprecia al destapar una gaseosa. Mientras el buceador asciende, los tejidos van sobresaturándose de nitrógeno, y lo liberan. El N2 se elimina de los tejidos pasando al plasma sanguíneo. Cuando la diferencia de la Pp de N2 llega al doble de la que había en estado de equilibrio, se comienzan a formar burbujas. Estas burbujas no pueden atravesar la membrana osmótica de los alvéolos y quedan atrapadas en el torrente sanguíneo hasta que el aumento de su tamaño forma émbolos. Los tiempos máximos de cada tejido son los tiempos expresados en minutos, denominados Valores M y se consideran los límites máximos de seguridad.



PRINCIPIOS DE HALDANE La teoría de Boycott, Damant y Haldane (año 1907) está basada en varios principios. PRINC

Compartimiento y Medio Tiempo.

Diferencia entre las Tablas de Haldane y las Tablas de la NEDU.

El modelo de Haldane.

IPIO Nº 1: La saturación sigue en general la línea de una curva logarítmica.

La curva de desaturación es la misma que la de

saturación, siempre y cuando no exista formación de burbujas.

La desaturación completa lleva el mismo tiempo que la saturación. El tiempo requerido para una saturación o desaturación completas de un buceador será el mismo independientemente de la profundidad. PRINCIPIO Nº 2:

El tiempo en el cual un hombre expuesto a aire comprimido está saturado con Nitrógeno varía en diferentes partes del organismo desde algunos minutos hasta varias horas.

La velocidad con la cual cada tejido se satura depende de la solubilidad del gas en dicho tejido y de la velocidad de transporte de ese gas por el torrente sanguíneo. PRINCIPIO Nº 3:

En descompresión humana o animal la primera etapa consiste en disminuir rápidamente la presión absoluta, después la tasa de descompresión debe volverse más y más lenta hasta que la presión de nitrógeno en ninguna parte del cuerpo sea mayor que el doble de la atmosférica.

Haldane creía que el objetivo de la descompresión era llevar al sujeto a la superficie lo más rápidamente posible. Esto se podía cumplir disminuyendo la presión absoluta a la mitad y luego continuar el proceso de descompresión más lentamente sin exceder el doble de la presión atmosférica. PRINCIPIO Nº 4:

La descompresión no es segura si la presión del nitrógeno dentro del organismo es más alta que el doble de la presión del aire respirado.

Haldane observó que el hombre podía trabajar por varias horas a 2 atmósferas y ascender a 1 atmósfera sin sufrir accidente por descompresión.



Utilizó esta observación para deducir que la descompresión será segura siempre que la sobresaturación del tejido no sea mayor a 2 veces la presión ambiente. Con el detector Doppler se demostró que no es así. TEORÍA ACTUAL Las burbujas se forman después de todos los buceos. Hay pequeños bolsillos de gas en todo el organismo llamados micronúcleos. En numerosos experimentos los científicos demostraron que en aquella descompresión que se encuentra totalmente libre de signos y síntomas de enfermedad por descompresión, tanto en animales como en humanos, suelen producirse burbujas. Curiosamente las burbujas liberadas en el sistema venoso son esencialmente benignas. Se mueven en el torrente sanguíneo desde los tejidos hacia el corazón y son filtradas hacia el exterior por los pulmones. En los pulmones las burbujas de gas de la sangre se liberan en los alvéolos y así son exhaladas. Sólo en los raros casos en que haya excesivas burbujas de gas en el retorno venoso ocurren los problemas, por ejemplo en caso de omisión de paradas de descompresión. En estos casos extremos un gran número de burbujas de gas pasan de los tejidos a la sangre y llegan a los pulmones en tal cantidad que no logran eliminarse. Pasan al sector arterial de la circulación y se mueven en bloc por el torrente sanguíneo hacia los órganos. Si estos órganos son la médula espinal, el cerebro o el corazón las consecuencias pueden ser graves. Las teorías actuales muestran que el cuerpo elimina el nitrógeno a través de la difusión (por la teoría original que tuvo por precursor a Haldane) y a través de burbujas microscópicas. Esto tuvo una influencia decisiva en el desarrollo de las tablas de buceo Compartimiento y Medios Tiempos Existen diferentes tipos de tejidos en el organismo con diferentes velocidades de absorción de gas, que a su vez pueden variar por numerosos factores como edad, sexo, estado físico, deshidratación, circulación sanguínea, medicamentos, temperatura corporal, nivel de esfuerzo, etcétera. Ante la imposibilidad de trabajar en el laboratorio sobre tejidos influenciados por tantas variables, se desarrollaron modelos con tejidos teóricos llamados compartimientos. La Presión del nitrógeno en los tejidos aumenta según la tasa que le corresponde a cada tejido. Esa tasa se llama medio tiempo, y hace referencia a la cantidad de tiempo teórico (expresado en minutos) que le toma a un tejido llegar a la mitad de la saturación. En el proceso inverso se refiere al tiempo que toma para que la concentración de nitrógeno en los tejidos se reduzca a la mitad. Para entender el concepto de medio tiempo, considérese el siguiente ejemplo de, cómo un tejido se puede saturar usando un medio tiempo de 5 minutos: A los 5 minutos de haber aumentado la presión de un gas sobre el tejido puede estar: medio lleno, o medio saturado, o 50% saturado.



Para llenar la restante mitad vacía a la mitad hacen falta 5 minutos adicionales.

0

50

75

87,593,75 96,875 98,4375

-55

152535455565758595

105

0 1 MT 2 MT 3 MT 4 MT 5 MT 6 MT% de gas disuelto

Esto representa un total de 2 medios tiempos que en este ejemplo suman 10 minutos. Este compartimiento estará lleno 50%+25% del total es decir 75% lleno. Toma un tercer tiempo adicional llenar el 25% restante. Después este tercer medio tiempo el compartimiento tendrá 50%+25%+12.5% o sea igual 87.5% lleno. Este mismo proceso se sigue para los restantes medios tiempos. Después de seis medios tiempos el compartimiento estará aproximadamente un 98,4 % saturado. Si se considera un compartimiento de medio tiempo de 5 minutos, se obtendría: Este compartimiento con medio tiempo de 5 minutos puede considerarse saturado después de 30 minutos o sea 6 medios tiempos. A la inversa, a este compartimiento le tomará un total de 6 medios tiempos (6 x 5 minutos = 30 minutos) para retornar a su estado primitivo de saturación.

98,4375 96,875 93,7587,5

75

50

00102030405060708090100

0 1 MT 2 MT 3 MT 4 MT 5 MT 6 MT

Medios Tiempos

% d

e ga

s di

uelto



Por lo tanto seis medios tiempos es el factor que determina el tiempo que le toma al compartimiento saturarse o desaturarse. Las computadoras de buceo así como las tablas de buceo están basadas en modelos matemáticos. Estos modelos consisten en fórmulas matemáticas o algoritmos que relacionan los efectos de la presión y el tiempo de exposición, con la absorción y eliminación de nitrógeno dentro del organismo a consecuencia del buceo. Diferencia entre las tablas de Haldane y las de US NAVY La primer tabla de buceo confeccionada por Haldane tenía tiempos medios para 5 tejidos. La Marina Británica (Royal Navy) fue la primera en adoptarla, la Marina de los Estados Unidos (US NAVY), lo hizo en 1915 y en 1930 las modificó agregando un sexto tejido. La tabla U.S. Navy (NEDU) está basada en un modelo con medios tiempos de 5, 10, 20, 40, 80 y 120 minutos. Este modelo tiene en total 6 medios tiempos o compartimientos Basado en este modelo teórico, toma por lo menos seis veces el medio tiempo del tejido más lento para que los niveles de nitrógeno vuelvan a la normalidad después del buceo. Multiplicando el tejido más lento de 120 minutos por seis da como resultado 720 minutos que es el tiempo que tarda el tejido más lento en volver a la normalidad a partir de un saturación completa. El tiempo de 720 minutos equivale a 12 horas. La Tabla de Buceo OLAS está basada en estas tablas, y se puede ver ahora el porqué se considera que el organismo se halla libre de nitrógeno, luego de un intervalo de superficie de 12 horas. Hoy en día la mayoría de las computadoras de buceo incluyen 12 tejidos: 5, 10, 20, 40, 80, 120, 160, 200, 240, 320, 400, y 480 minutos. Se debe tener en cuenta que no está dicha la última palabra en cuanto a las prevenciones de las enfermedades por descompresión, y que se siguen haciendo investigaciones que conducen a la modificación de los algoritmos de las computadoras para hacer del buceo una actividad cada día más segura. Valor M Cada tejido teórico o compartimiento tiene un valor de presión máxima de nitrógeno, que puede tolerar en forma segura sin que se desprendan burbujas.

Valor M se denomina la presión máxima de nitrógeno aceptada por los tejidos a cada profundidad específica sin que se formen burbujas.

El Valor M se expresa en pies de agua salada (fswa). M0 es la presión máxima de nitrógeno para la superficie, mientras que M10 es la cantidad máxima de nitrógeno para 10 pies de agua de mar (1 pie = 30,48 cm.). La presión parcial del nitrógeno en el aire y los tejidos a nivel del mar es de 26.07 fswa. Cada tejido o compartimiento tiene un valor M específico calculado para que la sobresaturación crítica no se exceda. Ningún compartimiento puede exceder su Valor Mo cuando vuelve a la superficie. Una presión de nitrógeno mayor que la



aceptada en cada compartimiento puede, de acuerdo al modelo, generar la formación de burbujas. El objetivo de un buceo de no descompresión es poder llegar a la superficie antes que la presión en los compartimentos alcance su Valor M. Una parada adicional de seguridad en el final del buceo ayuda a que la presión de nitrógeno en los compartimientos disminuya antes de llegar a la superficie. Factores Limitantes Cada vez que se excede el Valor M aumenta el riesgo de enfermedad por descompresión. La mayoría de las computadoras utiliza Valores M más bajos o más conservadores que los que utiliza la U.S.Navy en sus tablas. Las computadoras de buceo hacen los cálculos usando un rango de compartimentos de diferentes medios tiempos como límite para los buceos de no descompresión. Igualmente los Valores M no son la solución para prevenir la formación de burbujas (o enfermedad por descompresión) tanto en las computadoras como en las tablas de buceo. Todos los modelos están dirigidos a que la mayoría de los buceadores no formen burbujas en la mayoría de las veces.

Ninguna tabla o computadora de buceo puede asegurar en un 100% que el buceador que lo utilice no vaya a sufrir enfermedad por descompresión.

Las burbujas pueden formarse aún estando por debajo de los valores M. Algunas computadoras toman modelos con márgenes más conservadores disminuyendo los valores M, pero siendo un modelo matemático, no puede estar hecho para cada condición de buceo(frío, condiciones extenuantes, etc.) y para cada organismo y su condición en el momento del buceo (recordar los factores de riesgo vistos en el Módulo Cuatro). Según la forma de realizar los cálculos las computadoras se pueden agrupar en dos tipos similares: • Basadas en Tablas de Descompresión: realiza los cálculos a partir de la tabla

seleccionada por el fabricante. • Basadas en un algoritmo: utilizan un programa del fabricante con un modelo de

descompresión. Este es el sistema que usa la mayoría de las computadoras de buceo actuales.

Algunas computadoras de buceo utilizadas actualmente en el buceo técnico y profesional tienen una memoria flash que permite cargar diferentes modelos matemáticos o modificarlos según el tipo de buceo que se vaya a realizar, según la mezcla de gases que se vaya a utilizar, programar las diferentes etapas de buceo con las diferentes mezclas y en cierta forma permite “personalizar” cada buceo.



EJERCICIOS

Ejercicio 7-1

Física del buceo 1. La ley de Henry se refiere a un sistema formado por:

a. Dos gases diferentes en recipientes contiguos. b. Un gas y un líquido en contacto entre sí que reaccionan químicamente. c. Un gas y un líquido en contacto entre sí que no reaccionan químicamente. d. Dos líquidos en contacto entre sí que no reaccionan químicamente.

2. El proceso de ingreso del gas al líquido se llama “solubilización” y la salida de gas es la “desolubilización”.

a. Verdadero. b. Falso.

3. Un buceador baja desde superficie hasta una profundidad de 20 metros. Inmediatamente luego de bajar éste estará:

a. Saturado b. Sobresaturado c. Saturándose d. Desaturándose

4. Un tejido determinado del organismo tarda en saturarse:

a. Más tiempo a 15m que a 30m de profundidad b. Más tiempo a 30m que a 15m de profundidad c. Un tiempo fijo independiente de la profundidad

5. Qué ley explica el concepto de difusión del N2 en el cuerpo

a. Boyle b. Dalton c. Pascal d. Otro

6. Las teorías actuales demuestran que la eliminación de N2 de los tejidos del cuerpo se debe a:

a. Difusión del gas b. Formación de burbujas microscópicas c. Ninguna de las anteriores

7. Después de ........ medios tiempos se considera a un tejido como totalmente saturado.

a. 2 b. 4 c. 6



d. 12

8. Un compartimiento de 90 minutos de medio tiempo necesita para saturarse

a. 3 hs. b. 6 hs. c. 9 hs. d. 12 hs.

9. Si durante un ascenso se supera el valor M de un tejido por excesiva velocidad de ascenso o por omisión de una parada, se incrementa el riesgo de contraer enfermedad por descompresión.


10. Una parada adicional de seguridad en el final del buceo ayuda a que la presión de nitrógeno en los compartimientos disminuya antes de llegar a la superficie.


Respuestas correctas: 1.c 2.a 3.c 4.c 5.b 6.b 7.c 8.c 9.a 10.a



CUADRO SINÓPTICO LEYES FÍSICAS, APLICACIONES Y EFECTOS APLICACIONES BOYLE CHARLES DALTON HENRY Presión X X X X Volumen X X Disolución de los gases X Tiempo X Presiones parciales X Temperatura X

EFECTOS BOYLE CHARLES DALTON HENRY Barotraumatismos X Sobre presión pulmonar X Descompresión X Intoxicación por oxígeno X Intoxicación nitrogénica X Llenado de tanques y estibado X

LEY ENUNCIADO APLICACIÓN

BOYLE A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta.

Barotraumatismos y sobrepresión

pulmonar

CHARLES

I) A volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura. II) A presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura.

Llenado de tanques y almacenamiento

DALTON

La suma de las presiones parciales de los gases componentes de una mezcla, es igual a la presión total de la misma.

Intoxicación por O2 y N2

HENRY La cantidad de gas disuelta en un líquido, es directamente proporcional a la presión de ese gas.

Descompresión


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