UNIDAD DIDÁCTICA 8
PREVENCIÓN Y ACTUACIÓN EN ACCIDENTES SUBACUÁTICOS

[Presión atmosférica], [presión relativa], [presión absoluta], [ley de Stevin], [ley de Boyle-Mariotte], [ley de Charles Gay-Lussac], [Ecuación general de los gases], [ley de Dalton], [ley de Henry], [presión parcial], [sobresaturación], [principio de Arquímedes], [conducción], [convección] Existen determinadas leyes físicas que gobiernan las incursiones del hombre en el medio subacuático y es preciso su aprendizaje, tanto teórico como práctico, para desenvolverse bajo el agua con tranquilidad. El conocimiento de las modificaciones que supone la adaptación del hombre bajo el agua, y el conocimiento específico de los riesgos propios de la actividad que allí desarrolle, es imprescindible para los buceadores. PRESIÓN Es el concepto fundamental para entender las modificaciones que supone acceder al medio subacuático. La presión afecta el gas contenido en el interior de las cavidades aéreas, por eso la importancia de conocer bien como actúa la presión sobre ellos. Se define como la fuerza que actúa sobre una unidad de superficie y se expresa en diferentes unidades, siendo las más comunes Kg/m2, atmósferas (ATA), bar, mmHg. En relación al buceo hay que distinguir: a) Presión atmosférica: es el peso de la atmósfera al gravitar sobre la superficie de la tierra. Equivale a 1kg/cm2 = 1 ATA = 760 mmHg = 1bar exactamente : 1 ATA = 1.033 gr/cm2 ; 1 bar = 1,0193 Kg/cm2 1 kg/cm2 = 0,98 bar Normalmente nos referimos a la presión atmosférica a nivel del mar, pero si vamos ganando altura por encima de este nivel la presión atmosférica disminuye, y así a 5.000 metros de altitud la presión atmosférica es de 0'542 ATA. Esto tiene mucha importancia cuando se bucea en lagos, por encima del nivel del mar. b) Presión relativa: la producida por un medio diferente al de la atmósfera. En buceo será la producida por la columna de agua que tenemos encima. También se conoce como Presión ejercida por un fluido La presión en un punto viene determinada por el producto de la altura de la columna de fluido, que se halla por encima del punto considerado, por el peso de este fluido (Ley de Stevin). Una columna de agua de 1cm2 de base y 10 mts. de altura pesa 1 kg, es decir ejerce una presión de 1kg/cm2 = 1 ATA. Por tanto podemos concluir que por cada 10 mts que nos sumerjamos aumenta la presión en 1 ATA. Si decimos que estamos a 15 mts. y que soportamos una presión de 1,5 ATA, nos estamos refiriendo a la presión relativa. c) Presión absoluta: es la suma de la relativa + atmosférica. Es decir es la que realmente se soporta bajo el agua. Todas las sustancias en estado gaseoso se caracterizan por la PRESIÓN, el VOLUMEN y la TEMPERATURA, cualidades que están interrelacionadas (el cambio de una de ellas afecta los valores de las otras) como explican las leyes de : a) LEY DE BOYLE-MARIOTTE (cambios de volumen-presión) Dos investigadores, Robert BOYLE (1661) y Edme MARIOTTE (1676), enunciaron, por separado, la siguiente ley que lleva su nombre: A temperatura constante el volumen de una muestra de gas es inversamente proporcional a su presión. Esto significa que, a temperatura constante, si aumenta la presión disminuye el volumen, y viceversa. Las más importantes variaciones relativas de presión y de volumen tienen lugar entre cero y 10 metros de profundidad. Esta ley explica en el buceo, entre otras, las siguientes situaciones: - sobrepresión pulmonar y todos los barotraumatismos. - consumo de aire y por tanto permanencia en el fondo. - elevación de objetos mediante globos. - pérdida de flotabilidad por aumento de profundidad. - tamaño de las burbujas en el accidente de descompresión y su tratamiento por recompresión. b) LEY DE CHARLES GAY-LUSSAC (cambios temperatura) Jacques CHARLES investigó este campo y posteriormente Joseph GAY-LUSSAC (1805), resumió en una ley estos hallazgos experimentales: A presión constante, el volumen de una muestra de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. O si el volumen es constante, la presión aumenta con la temperatura. Es decir: - a más temperatura más volumen. - a más temperatura más presión. y viceversa en ambos casos. Esta ley explica: - el calentamiento de las botellas durante la carga - el riesgo de botellas al sol (puede reventar) - que dentro de una cámara hiperbárica al comprimir = calor y al descomprimir = frío La relación de los tres parámetros que definen así el comportamiento de los gases (Presión, Volumen y Temperatura) se conoce como Ecuación General de los Gases. P1 V1 : T1 = P2 V2 : T2 P1:presión inicial; V1:volumen inicial; T1:temperatura inicial; P2 : presión final; V2 :volumen final; T2 : temperatura final (para el cálculo la temperatura es en grados K, T= 0C + 273=0K, y las presiones ojo si son absolutas o relativas) c) LEY DE DALTON La presión total (Pt) de una mezcla de gases es el sumatorio de las Presiones parciales (Pp) de sus componentes. El aire es una mezcla de gases ( 21%, de oxígeno, y un 79% de nitrógeno) y a nivel de la superficie del mar está a 1 ATA de presión, por lo que la suma de la Pp de sus componentes será 1 ATA de presión total. Podemos calcular la Pp de ambos a una Pt de 1 ATA: P(02) = [02]x Pt = 0'21 x 1 ATA = 0'21 ATA P(N2) = [N2]x Pt = 0,79 x 1 ATA = 0'79 ATA 0'21 ATA + 0'79 ATA = 1 ATA Si aumentamos la Pt a 3 ATA (equivalente a 20 metros bajo el agua del mar), la Pp de los componentes de la mezcla gaseosa, en este caso el aire, será: P(02) = Pp 02 x P = 0'21 x 3 ATA = 0'63 ATA P(N2) = Pp N2 x P = 0,79 x 3 ATA = 2'37 ATA 0'63 ATA + 2'37 ATA = 3 ATA Este concepto es básico ya que según a la presión que se respire los componentes del aire, u otra mezcla respiratoria, pueden ser tóxicos. Y por tanto es preciso conocerla ya que explica : . la elaboración de tablas . toxicidad gases . el empleo de mezclas respirables . los fundamentos de la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) d) LEY DE HENRY La cantidad de gas disuelto en un líquido es directamente proporcional a la presión que el gas ejerce sobre el líquido. La cantidad de un gas que pasará al líquido con el cual está en contacto dependerá de la Pp del gas a cada lado de la membrana. Las moléculas del gas atraviesan constantemente la superficie de intercambio siempre desde la zona de mayor concentración a la de menor hasta que se igualan a ambos lados, luego el flujo de intercambio es bidireccional. Conceptos fundamentales: tensión= presión del gas disuelto en un líquido Presión parcial (Pp)= presión del gas en la mezcla. Gradiente de Saturación : diferencia entre T y Pp Coeficiente de Saturación: coeficiente entre Pp y T Difusión: propiedad de las sustancias de mezclarse recíprocamente. Disolución: capacidad de las moléculas de un gas de disolverse en un liquido al entrar en contacto con este. Saturación: cuando la tensión del gas, en el líquido, es igual a su presión parcial en la mezcla de gases. PpN2 = Tensión tisular de N2. Insaturación: cuando la tensión sea menor que la presión del gas. El líquido está en situación de admitir o captar mas moléculas de gas. PpN2 > TN2. Sobresaturación: cuando la tensión es mayor que la presión parcial. En esta situación el líquido eliminará el exceso de gas en forma de burbujas. T > Pp Para que haya sobresaturación hemos de partir de un estado de equilibrio (saturación) y variar alguno de los dos factores, Presión o Temperatura. Es decir habrá que disminuir la Presión o habrá que aumentar la Temperatura. Si disminuye la T. ( o aumentamos la presión ) pasaríamos del estado de saturación al de insaturación. Ojo por que si el agua esta muy fría puede aumentar la disolución de N en el organismo. El proceso de eliminación es igual. La ley de Henry se refiere a los estados de equilibrio, es decir, mientras no se altere la temperatura o la presión parcial del gas en contacto con el líquido la cantidad disuelta no cambia. Fuera del equilibrio se plantean dos posibilidades. Si en una mezcla saturada (en equilibrio) se aumenta el valor de la Pparcial se rompe el equilibrio anterior y empieza a disolverse más gas en el líquido. Hasta no alcanzar un nuevo estado de equilibrio se dice que la disolución está no saturada o insaturada, porque adn admite más gas disuelto. Otra posibilidad es que suceda lo contrario: partiendo de una mezcla saturada y bajando la presión del gas se rompe el equilibrio y parte del gas disuelto empieza a pasar a la fase gaseosa. Durante este proceso y mientras no se alcance d nuevo el equilibrio se dice de la mezcla que está sobresaturada. Si la caída de P. ha sido brusca la sobresaturación del gas genera burbujas, que no son más que el cambio de fase, de líquido a gas, del soluto sobrante. El conocimiento de esta Ley es básico por cuenta explica el mecanismo de producción del accidente de descompresión y nos da los elementos necesarios para poderlo evitar Otros conceptos físicos que conviene conocer y tener en cuenta como más relevantes por sus importantes consecuencias sobre el cuerpo humano son: a) LA FLOTABILIDAD (Principio de Arquímedes): Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe, por parte de este fluido, un empuje vertical de abajo hacia arriba, igual al peso del volumen del líquido desplazado. Se define como el estado de equilibrio de un cuerpo en un líquido, y depende de la oposición de dos fuerzas, el peso del cuerpo y el empuje segdn el P. de Arquímedes. Si el cuerpo pesa menos que el volumen de líquido desalojado, flotará y en caso contrario se hundirá. Peso aparente es la diferencia entre el peso real del cuerpo y la fuerza de empuje. b) LOS FENÓMENOS TÉRMICOS: Cuando dos cuerpos, con diferente temperatura se ponen en contacto se produce una transmisión (pérdida calórica) del más caliente al más frío. Un cuerpo caliente sumergido en un fluido mas frío calienta por conducción las moléculas de fluido. Estas una vez calientes se desplazan siendo sustituidas por otras mas frías y así sucesivamente creándose las corrientes de convección. El equipamiento inadecuado con un aislamiento térmico insuficiente en el medio acuático, y en función de la temperatura, provocaría una notable pérdida de calor con la consecuencia de enfriamiento corporal que puede ocasionar graves trastornos.