en los fundamentos del buceo, al igual que cualquier masa, el cuerpo de un buceador, también se encuentra sujeto a los efectos físicos que ocasionan la inmersión. Llevando a su vez a una serie de efectos y respuestas fisiológicas que se deben considerar importantes. Pues todas esas señales, proporciona los límites de seguridad de un buzo.
¿Cuáles son los Fundamentos físicos del buceo?
Hay tres pilares que conforman los fundamentos del buceo, los cuales son:
- Principios de Arquímedes.
- La presión
- Las leyes de los gases.
En ellas se explica el fenómeno de la flotabilidad, la variación de la presión que se ejerce sobre el buzo motivo de la profundidad. Y el comportamiento de los gases al variar la presión, volumen y temperatura.
Principios de Arquímedes
Motivado que el cuerpo del buceador y el equipo de buceo presentan una masa, desplazarán cierto volumen de agua, equivalente al cuerpo sumergido.
Por tanto, el buzo se encuentra sometido a fuerzas opuestas de la gravedad sobre la masa y de la fuerza de flotación sobre el volumen del agua que ha desplazado. Entonces, cuando el buzo posee una masa mayor a la cantidad de agua desplazada, tendera a poseer flotabilidad negativa y se ira al fondo.
Sin embargo cuando la masa del buzo es menor a la cantidad de agua que desplaza, entonces poseerá flotabilidad positiva. Entendiendo que, las fuerzas que se encuentre en acción deben ser equivalentes, para que se pueda encontrar el buzo en un nivel neutro de flotabilidad. Ya que las fuerza ascendente se anula con la fuerza descendente.
Presión
Es la fuerza por unidad de área ejercida sobre una superficie. Un fluido ejerce una presión homogénea en todo punto de un cuerpo sumergido en él, que depende de la profundidad a la que este se encuentra, siendo los vectores de fuerza siempre perpendiculares a la superficie de dicho cuerpo.
La presión ejercida por una columna de 10 mts de agua de mar equivale aproximadamente a 1 atmósfera de presión. Luego, para cálculos rápidos y sencillos, se puede asumir que, por cada 10 metros de profundidad, la presión aumenta 1 atmósfera o 1 bar Pues 1,013 bar=1 atm.
El principio de Pascal determina que la presión ejercida sobre un fluido, se transmite uniformemente por todo el fluido, y se suma en cada plano a una misma profundidad, a la presión hidrostática. De igual forma, en cada tejido blando del buzo se transmite la presión total, haciendo que la presión interna de las cavidades sea igual a la externa.
Modelo físico del cuerpo humano
El cuerpo humano está compuesto de materia en sus tres fases básicas (sólida, líquida y gaseosa). La única estructura rígida la constituye el sistema esquelético, el cual tiene la función mecánica de soportar los demás órganos y tejidos (principalmente los músculos y con la ayuda de estos las vísceras).
Los componentes del cuerpo unidos directamente al esqueleto conservan su posición relativa, los componentes poco asociados al esqueleto (como las vísceras abdominales) mantienen su posición por equilibrio de fuerzas.
Asimismo, el sistema respiratorio, consta de sacos y conductos propios representa los órganos y tejidos con fase gaseosa por excelencia. El tejido sanguíneo representa la fase líquida más importante del cuerpo. Tienen la consistencia propia de la carne: en mayor o menor medida firmes y deformables.
Esto, ligado a la arquitectura anatómica, que permiten definir tres compartimentos básicos a tener en cuenta:
- Cajas rígidas determinadas por el sistema esquelético: la caja craneana (importante por contener cavidades en fase gaseosa -senos nasales, frontales y parafrontales; y parcialmente los conductos auditivos-) y la caja torácica.
- Las vísceras abdominales: separadas de la caja torácica por el diafragma, pero con tejidos muy elásticos y deformables.
- La masa sanguínea: en fase líquida, irrigando todo el cuerpo a través de vasos, pero con volúmenes considerables en el corazón y en los órganos muy vascularizados.
Efectos de la presión – fundamentos del buceo
Los efectos de la presión en un buzo son los siguientes:
Cambios volumétricos por efecto de la presión
A medida que un buzo desciende, el volumen de aire disminuye debido a la presión. Los compartimentos en caja deben ser suficientemente elásticos para permitir la compresión del volumen o deben ser compensados activamente por el buzo.
Los senos nasales, paranasales y frontales, así como los canales auditivos deben compensarse mediante un breve ejercicio de espiración forzada cerrando nariz y boca. La caja torácica limita en la parte inferior con el diafragma y la masa abdominal.
El buceador autónomo, al tener una fuente de aire autónoma y equilibrada a la presión ambiente reemplaza el volumen pulmonar con un mayor aporte de aire a medida que respira en el descenso; pero debe tener especial cuidado durante el ascenso.
Accidentes por la presión en inmersión
Los accidentes ligados a este efecto son barotraumatismos mecánicos. Los principales son:
- las hemorragias en los senos faciales, la rotura de tímpano.
- Menos frecuentes y más graves, los barotraumatismos pulmonares: por sobrepresión (en buceo autónomo) los pulmones llegan al límite de dilatación y los alveolos se rompen generando un neumotórax
- una embolia (cuando el aire escapa por las venas y arterias); y por subpresión (en apnea) los pulmones llegan a su límite de compresión y se continúa el descenso, la presión interna será menor, los vasos alveolares se rompen e inundan los pulmones de sangre, se generará un edema pulmonar agudo.
Efectos bioquímicos
Equilibrio sanguíneo O2/CO2
Normalmente el O2, por ser el gas consumido para el metabolismo celular, presenta tensiones sanguíneas menores a las presiones parciales alveolares, en cambio el CO2, como producto de desecho, presenta tensiones sanguíneas mayores que las presiones parciales alveolares.
Esto crea un gradiente de presiones en las interfases alveolo-sangre, que permiten el intercambio gaseoso.
El cuerpo posee un mecanismo fisiológico que nos alerta cuando se ve sometido o se acerca a una situación de anoxia. Esta alarma fisiológica es la que produce la sensación de asfixia. El aumento de la tensión del CO2 en el flujo sanguíneo acarrea una ligera acidificación del pH sanguíneo debido a su transformación en ácido carbónico, este cambio es detectado por un par de receptores nerviosos en la arteria carótida y desencadenan el reflejo de asfixia.
Cuando se incurre en una hiperventilación (aumento voluntario o involuntario de la frecuencia respiratoria), las presiones parciales alveolares de los gases y de las tensiones sanguíneas tienden a igualarse: aumenta la tensión sanguínea del O2 y disminuye la de CO2.
El pH sanguíneo tiende a alcalinizarse y por lo tanto se retarda el reflejo de asfixia. Los buzos en apnea recurren con frecuencia a una corta hiperventilación en superficie, antes de la inmerión. Esto con el fin de oxigenar al máximo los tejidos y el aire contenido en los pulmones, pero también para retrasar la sensación de asfixia y maximizar así el tiempo de confort durante la inmersión. La otra cara de la moneda es el riesgo de provocar un accidente sincopal.
Toxicidad de los gases – fundamentos del buceo
- Hipercapnia: aumento anormal de la tensión de CO2 en la sangre (Tensión CO2 > 40mbar), revelando los efectos tóxicos de este gas. Puede sobrevenir en el buceo autónomo, los buzos inexpertos tratan de disminuir su frecuencia respiratoria en un afán de «ahorrar» aire de la botella y en buzos profesionales, debido a un ejercicio intenso durante la inmersión. Los síntomas son un malestar, angustia y ansiedad del buzo, sensación de asfixia y respiración superficial.
- Hiperoxia: a partir de tensiones tisulares superiores a los 0,5 bar, el oxígeno empieza a tomar un carácter tóxico que se consolida completamente cuando su tensión tisular alcanza 1,7 bar. Bajo esas presiones parciales el O2 se disocia en radicales libres (peróxido de hidrógeno H2O2 y radicales hidróxilo ·OH) que inhiben la función celular a nivel de la membrana. Este efecto sobre la membrana celular afecta especialmente el sistema nervioso (la membrana celular de las neuronas y su delicado equilibrio de electrolitos y sustancias mensajeras son la clave de la transmisión de los impulsos nerviosos).
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