El buceo profundo y las leyes de los gases

El buceo profundo y las leyes de los gases

( Publicado en Revista Creces, Marzo 2001 )

Un mejor conocimiento de los factores que afectan a un buzo que se sumerge a profundidades mayores de 50 mts. puede complementar muy bien la experiencia generacional que se transmite entre los buzos-mariscadores.

Muy temprano en la mañana, cuando apenas alumbra el sol, en muchas de las innumerables caletas pesqueras de nuestra costa, los buzos-mariscadores toman sus aperos que dejaron listos la noche anterior, cargan sus botes, revisan los compresores por última vez y se hacen a la mar para ir en busca de los apetecidos mariscos que viven adosados a las rocas sumergidas a varios metros de profundidad.

De vez en cuando se lee en algún periódico o en alguna revista sobre los problemas que pueden producirse o las precauciones que se deben tomar cuando se realiza el "Buceo Profundo" (buceo a profundidades mayores de 50 metros) o a veces se encuentra con alguna historia en una caleta de pescadores acerca de accidentes sufridos por pescadores que se aventuraron a bucear a profundidades mayores para obtener esos codiciados moluscos, como los deliciosos "locos".

Sumergirse a cualquier profundidad no es simple y aún mayores precauciones deben tomarse cuando se pretende sobrepasar los 40 - 50 metros, debe contarse con el equipamiento adecuado y el entrenamiento necesario para hacerlo, pero sobre todo debe tenerse clara conciencia de lo que significa el aumento de presión que soportará el cuerpo y los problemas que pueden generarse si no se toman las debidas precauciones o no se siguen estrictamente las indicaciones dadas por el entrenador del "buceo profundo".

La práctica del buceo profundo es un excelente ejemplo de la aplicación de las Leyes de los Gases y su conocimiento es de vital importancia para saber el comportamiento de los gases que constituyen la atmósfera que respiramos cuando aumenta la presión debido a la masa de agua que se encuentra sobre el buzo.

¿Cuánto aumenta la presión a medida que se sumerge el buzo? Considerando que la densidad del agua de mar es ligeramente mayor (1,0243 g/cm3 a 25ºC) que la del agua destilada, se deduce que la presión aumenta en una atmósfera cada 10,1 mts. de profundidad (ver Recuadro 1); así un buzo que baje entre 40 y 50 mts de profundidad estará soportando una presión total de 5 a 6 atmósferas aproximadamente. Teniendo en cuenta la composición del aire que respiramos en la atmósfera inferior, el cual contiene 78,084% de Nitrógeno (N2), 20,946% de Oxígeno (O2), 0,934% de Argón (Ar), 0,033% de Anhídrido Carbónico (CO2) y Helio y Neón en pequeños porcentajes y por otro lado la Ley de Dalton, "de las presiones parciales", la presión parcial del O2 a 50 mts de profundidad sería:

Po2= Xo2 x Pt= n/n+n x Pt

donde Pt es la presión total (5,94 atm menos 0,0555 atm [presión de vapor del agua a 35ºC] = 5,89 atm) y los n^s el número de moles de los gases en la mezcla llamada aire. Dado que el volumen es directamente proporcional al número de moles presente (a Presión y Temperatura constantes), se puede escribir:

Po2= Vo2/Vo2 + VN2 x Pt = 21/21+79x 5,89 = 1,234 atm

PN2=Vo2/VN2 xPt= 79/21+79 x5,89=4,65 atm

Con estas presiones parciales del O2 y del N2, se puede calcular, de acuerdo a la Ley de Henry (ver Recuadro 2) la cantidad de O2 y de N2 que se disuelve en la sangre a 5,94 y a 1,0 atm, ambos a 35ºC, dando un resultado de 30,2 y 59,5 cm3/lt de O2 y de N2 respectivamente. Considerando que en la superficie del mar, a 1,0 atm. , se disuelven en la sangre 4,97 cm3/lt de O2 y 9,69 cm3/lt de N2 y que el ser humano tiene aproximadamente 5,5 lts. de sangre; al sumergirse un buzo a 50 mts. de profundidad, se le disolverá un exceso de gases bastante considerable, a saber:

O2 = (30,2 x 5,5)-(4,97 x 5,5)= 138,8 cm3 de O2 totales, disueltos en exceso comparado con condiciones normales.

N2 = (59,5 x 5,5)-(9,69 x 5,5)= 274,0 cm3 de N2 totales, disueltos en exceso comparado con condiciones normales.

Esta cantidad mayor de Oxígeno y Nitrógeno disueltos en la sangre, la que a 50 mts. de profundidad es aproximadamente 6 veces la cantidad normal que tiene el ser humano en el torrente sanguíneo, produce desde ya problemas a consecuencia de sus altas concentraciones en solución. Investigadores han determinado que la presión parcial máxima de Oxígeno que es tolerable es de 1,80 atm., la cual se produce a una presión total de 8,5 atm., es decir,bajo los 75 mts. de profundidad, profundidad que prácticamente está vedada al buceador deportivo.

A esta alta presión se afectan los canales del oído y se comprimen los pulmones, pero un efecto serio es el que produce la alta presión parcial del Oxígeno que se respira a estas profundidades manifestándose los síntomas de toxicidad del Oxígeno, a pesar de que sabemos que el O2 es esencial para nuestra existencia y por lo tanto, se hace difícil creer que pueda ser dañino si se respira a una dosis mayor que la normal (la toxicidad del exceso de Oxígeno está bien establecida: por ejemplo los recién nacidos colocados en cámaras de Oxígeno, a menudo desarrollan "fibroplasia retrolental" - daño en el tejido de la retina - que puede causar ceguera total o parcial). A esta presión parcial de Oxígeno o superior, se produce la saturación de la hemoglobina de la sangre en un 100%, quedando además disuelto en el plasma sanguíneo en una proporción 8-9 veces mayor que la normal; esto produce como respuesta que el número de glóbulos rojos disminuye y la hemoglobina sobrecargada de Oxígeno impide fijar el Anhídrido Carbónico (CO2) producido por el esfuerzo muscular, apareciendo los síntomas de intoxicación por Oxígeno (hiperoxia).

Los síntomas de intoxicación por O2 (cuya intensidad depende de la sensibilidad de cada individuo), son: confusión, irritabilidad, cefaleas intensas, náuseas, vómitos, visión y audición no controladas, si la intoxicación aumenta se producen violentas contracciones musculares, similares a las de un ataque epiléptico. El ataque puede producirse al descender a cotas profundas o al permanecer por algún tiempo en dichas cotas.

A pesar de que la solubilidad del Nitrógeno a 37ºC en la sangre es menor que la del Oxígeno, su presión parcial es bastante mayor que la del O2, produciendo una mayor concentración por disolución en la sangre. Por debajo de los 75 mts. de profundidad, la presión parcial del N2, en una mezcla gaseosa de igual composición que el aire que respiramos, es:

Pn2= 79/21+79 (7,42-0,0555)=5,82 atm.,

lo cual produce un volumen de N2 en exceso, de:

Vol.

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