CÁLCULO DE UNA MEZCLA DE GAS TIPO TRIMIX

Se adjunta un ejemplo simple de cálculo de una mezcla de gas tipo TRIMIX.

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POR CADA 10 METROS DE PROFUNDIDAD 1 ATMÓSFERA DE PRESIÓN

EL PESO DE LA COLUMNA DE AGUA

Para los cálculos de presiones soportadas por el buceador nos dicen los manuales de buceo que por cada 10 metros de columna de agua de mar equivale a 1 bar de presión, mientras que en agua dulce es algo menos de 1 bar, exactamente 0,97 bares.

Los valores de presión hidrostática utilizados en nuestros cálculos son:

-          AGUA SALADA 0,1 bar por cada metro de columna de agua

-          AGUA DULCE  0,097 bar por cada metro de columna de agua

(estos valores son más aproximados en atmósferas que en bares como vamos a ver en la demostración siguiente)

¿De dónde salen estos valores?

Lo primero vamos a señalar las unidades de presión habitualmente manejadas y sus equivalencias:

1 ATM (atmósfera) = 760 mmHg (milímetros de mercurio) = 1,013 bar = 1,033 kp/cm2

Lo primero que podemos observar es que una atmósfera de presión no es exactamente un bar de presión hecho que en buceo, por redondeo, utilizamos con frecuencia.

Si disponemos de una piscina de 10 metros de profundidad y calculamos la presión hidrostática sobre el fondo de la piscina debida al peso de la columna de agua tendríamos:

Si tomamos una sección cuadrada de 1 centímetro de lado del fondo de la piscina su superficie será de 0,01 m. x 0,01 m = 0,0001 m2

Como la columna de agua es de 10 metros el volumen de agua que ejerce presión sobre dicha superficie del fondo de la piscina será V = 0,0001 m2 x 10 m = 0,001 m3

Y, ¿cuánto pesan 0,001 m3 de agua? Pues depende de la densidad.

ECUACIÓN: d = P / V

Donde

P, peso en kp (habitualmente ponemos kg pero lo correcto es kilopondios)

V, volumen en l

d, densidad del agua (deberíamos hablar de peso específico)

Si despejamos el Peso tenemos P = V x d

[1] Agua de SALADA, densidad 1,03 kg/l → P = 0,001 m3 x 1,03 kg/l = (como 1 m3 = 1000 l) = 1 l x 1,03 kg/l = 1,03 kg.

[2] Agua de DULCE, densidad 1,00 kg/l → P = 0,001 m3 x 1,00 kg/l = (como 1 m3 = 1000 l) = 1 l x 1,00 kg/l = 1,00 kg.

Dicho peso gravita sobre una superfice de 1 cm2 por lo que la presión ejercida será de:

[1] Agua de SALADA, → Ph (presión hidrostática) = 1,03 kp/cm2

[2] Agua de DULCE, → Ph (presión hidrostática) = 1,00 kp/cm2

Si observamos las diferentes unidades de presión y sus equivalencias vemos que 1 Atmosfera = 1,033 kp/cm2.

Como hemos indicado la presión hidrostática de una columna de 10 metros de agua salada ejerce una presión de 1,03 kp/cm2 es por ello que podemos aproximar 1 atmósfera a 10 metros de columna de agua (m.c.m.) salada.

CONCLUSION:

[1] Agua de SALADA, → 10 m.c.a = 1,03 kp/cm2 = 1 ATM

[2] Agua de DULCE, → 10 m.c.a = 1,00 kp/cm2 = 0,968 ATM

EJERCICIOS PARA EL CURSO DE DIVE MASTER (2)

CÁLCULOS DE LA FLOTABILIDAD

Para los cálculos de flotabilidad necesitamos dos datos, el peso del objeto y su volumen sumergido (agua que desplaza)

[1] Llevar a la superficie del mar un objeto con peso y volumen conocido.

A una profundidad de 40 metros se encuentra un objeto cuyo peso es de 500 kg. y su volumen es de 300 litros.

Convenio de signos:

(+) Fuerza ascendente (flotabilidad positiva), se corresponde con el empuje, E

(-) Fuerza descendente (flotabilidad negativa), se corresponde con la fuerza de la gravedad, P

El objeto está expuesto a:

-          una fuerza que tiende a hundirlo (fuerza de la gravedad) y es su peso 500 kg. (P = -500 kg)

-          una fuerza que tiene de llevarlo a la superficie (empuje) y corresponde al peso del agua desplazada (volumen del objeto sumergido), E= 300 l x 1,03 kg/l = 309 kg

Tenemos una fuerza negativa de 500 kg frente a otra positiva de 309 kg, el diferencial es negativo con un valor de 500 – 309 = 191 kg. (flotabilidad negativa)

La flotabilidad NEUTRA se consigue con el equilibrio de fuerzas, es decir, P = E

Por lo tanto debemos compensar un E=191 kg.

ECUACIÓN: E = V x d

Donde

E, empuje en kg

V, volumen en l

d, densidad del agua (mar 1,03 kg/l)

Conocemos el empuje (191 kg) y la densidad (1,03 kg/l), despejamos la incógnita que es el volumen:

E = V x d → V = E / d = 191 / 1,03 = 185,44 l.

CONCLUSIÓN: Necesitamos un globo de aire de 185,44 litros para conseguir flotabilidad neutra, a partir de este valor cualquier incremento de volumen de aire en el globo llevará irremediablemente nuestro objeto a la superficie.

[2] Llevar a la superficie del mar un objeto con peso y volumen conocido.

Un buceador trata de rescatar un objeto a una profundidad de 26 metros, en agua salada, utiliza una cámara de aire y precisa una fuerza de empuje de 29 kg. para liberar el objeto del fondo.

Se pide calcular cuánto se expande el aire de la cámara al salir a la superficie y sabiendo que la cámara puede expandirse hasta un volumen máximo de 110 litros ver si es capaz de soportar la presión interna del gas en expansión.

Sabemos que la densidad del agua salada es de 1,03 kg/l

Sabemos que debemos generar un empuje ascensional por valor de 29 kg. Para ello debemos introducir aire en la cámara hasta desplazar un volumen de agua de mar cuyo peso sea de 29 kg.

ECUACIÓN: E = V x d

Donde

E, empuje en kg

V, volumen en l

d, densidad del agua (mar 1,03 kg/l)

Conocemos el empuje (29 kg) y la densidad (1,03 kg/l), despejamos la incógnita que es el volumen:

E = V x d → V = E / d = 29 / 1,03 = 28,16 l.

CONCLUSIÓN: Necesitamos introducir en la cámara de aire un volumen de 28,16 l para conseguir flotabilidad neutra, a partir de este valor cualquier incremento de volumen de aire en el globo llevará irremediablemente nuestro objeto a superficie.

28,16 litros a una profundidad de 26 m. (PA = 3,6 bar) al llegar a superficie (PA = 1 bar) es 3,6 veces menos denso y por lo tanto 3,6 veces más voluminoso. V = 28,16 l x 3,6 = 101,36 l. Volumen del aire expandido en superficie dentro de la cámara de aire. Como Vmax = 110 l > 101,36 l →NO EXPLOTA LA CÁMARA

Para una mejor comprensión del ejercicio recordar P1 x V1 = P2 x V2

3,6 x 28,16 = 1 x V2 → V2 = 101,36 l

FLOTABILIDAD DE LA BOTELLAS

Consultando las especificaciones técnicas de diferentes botellas de buceo podemos observar como para un mismo material, modelo y fabricante, si comparamos la flotabilidad de una botella de 15 litros frente a una de 12 l., para la situación llena y vacía, los números, aunque lógicos, pueden sorprender a más de un buceador.

Siempre escuchamos que la botella de 15 pesa más que la botella de 12 por lo que deberemos tenerlo en cuenta a la hora de calcular nuestro lastre. Conclusión, muchos piensan que llevando una botella de 15 litros necesitamos menos lastre que con una botella de 12 litros puesto que la primera pesa más.

El error está en que no debemos hablar en términos de peso sino de flotabilidad y aquí entra en juego no solo lo que pesa la botella sino su volumen (principio de Arquímedes, el empuje del agua se corresponde con el peso del agua desalojada).

Hay modelos en que la botella de 15 litros vacía tiene una mayor flotabilidad que la botella de 12 litros, mientras que llenas de aire es a la inversa, la botella de 15 flota menos que la de 12 litros. Esto es perfectamente normal y lógico puesto que su mayor tamaño comporta un mayor volumen y cuando la botella está vacía aunque pesa más que la botella de 12 también tiene un mayor empuje del agua que contrarresta su peso.

OJO POR ELLO AL DETEMINAR NUESTRO LASTRE PUES CON LA BOTELLA DE 15 LLENA ME HUNDO MEJOR, PERO AL FINALIZAR LA INMERSIÓN, SI HEMOS APURADO LA BOTELLA, PUEDE QUE NOS CUESTE MÁS HACER LA PARADA DE SEGURIDAD MANTENIENDO UNA FLOTABILIDAD NEUTRA.

Como dato os extraigo de las especificaciones técnicas de una botella del fabricante Scubapro:

Material: acero, litros botella 11,6, peso 13,4 kg, flotabilidad llena (-2,9 kg), flotabilidad vacía (-0,8 kg)

Material: acero, litros botella 14,5, peso 17,1 kg, flotabilidad llena (-3,9 kg), flotabilidad vacía (-0,5 kg)

EJERCICIOS PARA EL CURSO DE DIVE MASTER

El ejercicio más frecuente es calcular la presión parcial del oxígeno soportada por un buceador teniendo como datos de partida el porcentaje de O₂ en la mezcla y la profundidad de la inmersión:

DATOS: Inmersión en mar, botella cargada con aire normal (21%O₂) y profundidad de la inmersión 30 metros.

SE PIDE: Calcular la presión parcial del O₂

RESOLUCIÓN: Lo primero que debemos calcular es la presión absoluta soportada por el buceador a 30 metros de profundidad = (3 bares de presión hidrostática + 1 bar de presión atmosférica) = 4 bares

Finalmente calculamos la presión parcial del oxígeno (ppO₂) que será el 21% de 4 bares = (21/100)*4 bares = 0,84 bares

Podemos hacer el ejercicio a la inversa lo que nos permite un mejor manejo de los cálculos

DATOS: Presión parcial del oxígeno 0,84 bares y porcentaje en la mezcla de aire 21%

SE PIDE: Calcular la profundidad en el mar para alcanzar dicha presión parcial

RESOLUCIÓN: Para la resolución observamos el método empleado anteriormente, en el que simplemente multiplicamos el %O₂ por la presión absoluta (PA) a la profundidad de la inmersión y obteníamos la presión parcial ppO₂, es decir:

ECUACIÓN: (%O₂ /100) x PA = ppO_2
DONDE:
 %O₂ :contenido de oxígeno en la mezcla de aire, en tanto por ciento
PA: presión absoluta, en bares
ppO₂: presión parcial del oxígeno, en bares

En el primer caso son conocidos %O2 y PA calculando la ppO2

En el caso que nos ocupa conocemos la ppO2 y el %O2, calculando la PA y a partir de esta la profundidad.

Planteamos la ecuación (21/100) x PA = 0,84, despejamos la PA

PA = 0,84 / (21/100) = 0,84/0,21 = 4 bares de presión absoluta

Como un bar de presión corresponde a la atmosférica nos quedan 3 bares que corresponden a la columna de agua soportada (hidrostática) y como sabemos que cada 10 metros es 1 bar de presión: 3 bares x 10 m/bar = 30 metros de profundidad

El último ejercicio de este apartado consiste en calcular que contenido de oxígeno en la mezcla de aire deberíamos respirar en superficie para soportar la misma presión parcial que en la inmersión

DATOS: Inmersión en mar, presión parcial soportada 0,84 bares

SE PIDE: Calcular el %O₂ en la mezcla de aire de nuestra botella para que respirando en superficie alcancemos la misma presión parcial de 0,84 bares

RESOLUCIÓN: Volvemos a plantear la misma ecuación (%O₂ /100) x PA = ppO₂

En este caso la incógnita es el %O₂ y conocemos la PA que en superficie coincide con la presión atmosférica 1 bar y conocemos asimismo la ppO₂ 0,84 bares, por lo tanto disponemos la ecuación

(%O2/100) x 1 bar = 0,84 bar, despejamos la incógnita (%O2/100) = 0,84 / 1 = 0,84, luego %O2 = 0,84 x 100 = 84%

EJERCICIO DE REPASO

ENUNCIADO/DATOS: Calcular el contenido en oxígeno (%O₂) en la mezcla de aire de nuestra botella para que respirando en superficie soportemos la misma presión parcial de oxígeno (ppO₂) que buceando a 38 metros en mar con aire normal (21%O₂)

RESOLUCIÓN:

Lo primero que debemos calcular es la presión parcial (ppO₂) a 38 metros respirando una mezcla de aire con un contenido en oxígeno del 21%.

Sabemos que a 38 metros de profundidad en el mar soportamos una presión absoluta (PA) de 4,8 bares.

ECUACIÓN: (%O₂ /100) x PA = ppO₂

(21/100) x 4,8 bar = 1,008 bar, es decir 1 bar

Para saber el contenido de oxígeno (%O₂) en la mezcla respirada en superficie volvemos a plantear la ecuación con los datos conocidos y despejamos la incógnita:

(%O₂ /100) x PA = ppO₂

Tenemos (%O₂/100) es la incógnita, PA, presión absoluta en superficie 1 bar, ppO₂ = 1 bar

Despejamos (%O2/100) = ppO2 / PA = 1 bar / 1 bar = 1, por lo tanto %O₂ = 1 x 100 = 100%

Deberíamos respirar oxígeno al 100%

UN POCO DE FÍSICA PARA COMPRENDER MEJOR EL BUCEO

Los tres pilares de la física del buceo son el principio de Arquímedes, las leyes de presiones y las leyes de los gases. El primero explica el fenómeno de flotabilidad, el segundo la variación de la presión con la profundidad y la transmisión de la presión y el último el comportamiento de los gases al variar la presión, el volumen y la temperatura.

PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES

"Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta una fuerza ascendente igual al peso del líquido desplazado"

El cuerpo humano, de promedio, tiene un a densidad muy similar a la del agua. Ello supone que por cada kilogramo de peso desplaza un litro de agua, que también pesa 1 Kg (agua dulce). Aceptaremos que al estar sumergido, ni se hunde ni flota. Para nosotros es relativamente fácil hundirnos y salir a flote si sólo nos vestimos con trajes de baño. Sin embargo al utilizar un traje de buceo, nuestra densidad disminuye considerablemente, por lo que adquirimos flotabilidad positiva y se torna muy difícil sumergirnos. Por ello es necesario utilizar lastre adicional, para de tal forma volver a experimentar flotabilidad neutra o negativa.
Cuando el peso del buzo es mayor que el peso del volumen de agua desplazada su flotabilidad es negativa, el buzo tiende al fondo. Cuando el peso del buzo es menor que el peso equivalente a su volumen su flotabilidad es positiva, el buzo tiende a la superficie. La situación en la que las fuerzas son equivalentes, el peso del buzo es igual al peso del agua que desplaza, la flotabilidad se considera neutra; la fuerza ascendente se anula con la fuerza descendente.

PRINCIPIO DE PASCAL

La presión ejercida sobre un fluido se transmite a todos los puntos del mismo con la misma intensidad, en todas direcciones y de forma instantánea.

La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 1 atmósfera. La presión ejercida por una columna de 10 m 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. De este modo, podemos decir con suficiente precisión, que la presión ejercida sobre un cuerpo a 10 m bajo la superficie del mar es de 2 bar (1 bar P. atmosférica + 1 bar P. hidrostática).

Columna de agua

Columna de agua es una unidad de medida de la presión que representa el peso de una columna de agua pura (densidad 1000 kg./m³.). El múltiplo más utilizado es el metro de columna de agua (mca), que será la presión en el fondo de una piscina de un metro de profundidad

La presión en el fondo de una columna de agua de 1 m de altura sería:

P = 1000 (kg/m3) x1 (m) x 9,80665 (m/s2) = 9806,65 Pa

(Presión = Fuerza /Superficie) è

(Fuerza = Masa x Aceleración) è (Presión = Masa x Aceleración /Superficie) è

(Densidad = Masa/Volumen) è (Presión = Volumen x Densidad x Aceleración /Superficie) è

(Volumen = Superficie x Altura) è (Presión = Densidad x Altura x Aceleración)

Las principales equivalencias con otras unidades de presión se muestran a continuación:

1 mca = 9806,65 Pa

1 atm. = 10,33 mca

10,33 mca = 760 mm Hg

1 bar = 10,2 mca

10 mca = 1 kg/cm2

LEY DE BOYLE - MARIOTTE

Expresa el equilibrio de un gas a temperatura constante (relación entre la presión y el volumen de un gas). Durante la inmersión la variación de temperatura del aire es mínima y por lo tanto la ley de Boyle es especialmente práctica para entender la relación entre presión y volumen.

A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión a la que es sometido. O lo que es lo mismo: el volumen de un gas disminuye al aumentar la presión y aumenta al disminuir la presión.
De acuerdo con esta ley, si denominamos V1 al volumen de un gas al someterlo a una presión P1, y V2 al volumen del mismo gas al someterlo a otra presión P2, se enuncia:

 [P1 x V1 = P2 x V2]

La presión es inversamente proporcional al volumen de un gas: al aumentar la presión sobre una masa de gas, el volumen de este disminuye proporcionalmente.

LEY DE DALTON

El aire no es un gas puro, sino una mezcla de gases. La ley de Dalton explica que la presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que ejercería cada uno de los gases componentes ocupando él solo el volumen total (La presión total ejercida por una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de los gases que componen dicha mezcla).

Dicho de otra forma: a temperatura constante, la presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones a que estaría cada uno de los gases que la componen si ocupasen el volumen total de la mezcla.

P. Absoluta = P. Parcial (1) + P. Parcial (2) + P.Parcial (3) + ........

LEY DE HENRY

Relativa a la disolución de los gases. Cuando un gas entra en contacto con un líquido, las moléculas de gas (debido a su energía termodinámica - presión y temperatura), van a penetrar la interfase gas-líquido y difundirse en su interior. A este fenómeno se le conoce con el nombre de disolución de los gases.

Cuando un gas se encuentra disuelto en fase líquida se habla de tensión (T) de un gas, a diferencia de la presión parcial (p) de un gas que hace referencia a gases en una mezcla en fase gaseosa.

La ley de Henry explica que a una temperatura dada y en condición de saturación, la cantidad de gas disuelto en un líquido, es directamente proporcional a la presión ejercida por el gas sobre la superficie del líquido.

LEY DE CHARLES

A volumen constante, la presión de un gas varía de forma directamente proporcional a la temperatura. Si se dejan las botellas al sol, la presión del aire de su interior aumenta.

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¿CUANTO LASTRE ME PONGO?

¿¿¿Cuanto lastre me pongo???

Puede ser esta, una de las preguntas más recurrentes en los centros de buceo, y lo cierto es que la respuesta más exacta, será un simple depende, pues son varios los factores que afectan a nuestra flotabilidad y por extensión al peso del lastre necesario para contrarrestarla.

El tipo de traje y chaleco, el tipo y tamaño de la botella, los complementos de buceo y resto de equipo que portemos, entre otros, son factores que varían de unas inmersiones a otras, por lo que las condiciones de buceo no son siempre uniformes y nuestra flotabilidad variará de igual forma.

Si tuviesemos que dar un respuesta que nos hiciera quedar bien, a nivel técnico, pero sin concretar kilos de lastre, que al final es lo que el demandante requiere, contestaría lo siguiente (esto además de no resolver la duda introduce un poco de estrés al compañero, por lo que deberemos valorar esta respuesta en cada caso):

“Los kilos de lastre deberán ser aquellos que te permitan, al finalizar la inmersión, con 50 bares de presión de aire en tu botella y el chaleco vacio permanecer con flotabilidad neutra a una profundidad entre 3 y 5 metros (parada de deco o parada de seguridad) sin hacer esfuerzos respiratorios anormales para no subir a la superficie incontroladamente."

Como ejercicio vamos a calcular la pérdida de peso (lastre) que supone el gasto del aire en una inmersión, es decir, pasar de 200 bares a 50 bares al finalizar la misma. Nos preguntamos: ¿qué diferencia de peso hay entre la botella al principio de la inmersión y al final? Y la respuesta es el peso de 150 bares (200 menos 50) de aire consumido.

Haciendo algunas simplificaciones, considerando un valor de la densidad del aire de 1,2 kg/m3 (=1,2 kg/1000 l) y suponiendo una botella de 15 litros cargada a 200 bares, tenemos:

15 l/atm x 200 atm. = 3000 l.

(densidad del aire 1,2 kg por cada 1000 litros)

3000 l x 0,0012 kg / l = 3,6 kg (PESO del aire comprimido al inicio de la inmersión)

Si salimos con 50 atm.:

15 l/atm. x 50 atm. = 750 l.

750 l x 0,0012 kg/l = 0,90 kg (PESO del aire comprimido al finalizar la inmersión)

Ello supone que hemos perdido 3,6 – 0,9 = 2,7 kg de peso durante la inmersión como consecuencia del consumo de aire y que debemos ser capaces de equilibrarlos para conseguir un ascenso controlado y una flotabilidad neutra en la parada de descompresión o de seguridad según proceda.

Haciendo algunas simplificaciones, considerando un valor de la densidad del aire de 1,2 kg/m3 (=1,2 kg/1000 l) y suponiendo una botella de 12 litros cargada a 200 bares, tenemos:

12 l/atm x 200 atm. = 2400 l.

(densidad del aire 1,2 kg por cada 1000 litros)

2400 l x 0,0012 kg / l = 2,88 kg (PESO del aire comprimido al inicio de la inmersión)

Si salimos con 50 atm.:

12 l/atm. x 50 atm. = 600 l.

600 l x 0,0012 kg/l = 0,72 kg (PESO del aire comprimido al finalizar la inmersión)

Ello supone que hemos perdido 2,88 – 0,72 = 2,16 kg de peso durante la inmersión como consecuencia del consumo de aire y que debemos ser capaces de equilibrarlos para conseguir un ascenso controlado y una flotabilidad neutra en la parada de descompresión o de seguridad según proceda.

CÁLCULO DE CONSUMOS, ¿UTILIZAR LA PRESIÓN MEDIA O LA MÁXIMA DEL TRAMO?

Para el debate os planteo,  ¿qué es más correcto, desde el punto de vista de técnico, utilizar para el cálculo del consumo la presión máxima del tramo recorrido o la presión media?. Hablo de calcular estríctamente el consumo, no de aplicar los necesarios coeficientes de mayoración, que por seguridad, me permitan garantiar el éxito de la inmersión ante eventuales imprevistos.
Dejo un ejercicio que plantea el cálculo del consumo, utilizando como criterio la presión máxima del tramo, comparando dos situaciones y surge una clara incongruencia.
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MANEJO DE LAS TABLAS P.I.R. DE PADI

Os adjunto, en el siguiente enlace, un pequeño trabajo sobre el manejo de las tablas PADI para la "Planificación de Inmersiones Recreativas". Incluye una pequeña variante que os propongo y que permite manejar únicamente 2 de las 3 tablas propuestas por PADI. No es ningún descubrimiento, es simplemente otra forma de calcular, para que cada cual utilice el sistema que más le guste.
Importante recordar que son tablas PADI, es decir, que el intervalo entre dos inmersiones, para considerarse sucesivas se establece en un máximo de 6 horas, a diferencia del sistema FEDAS que cifra dicho valor en 12 horas.
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Vídeo corto explicativo (sin voz)

Vídeo largo explicativo (con voz)

Vídeo explicativo (sin voz) de la planificación utilizando sólo las tablas números 1 y 2 (no es necesario el empleo de la tabla nº 3)

LO QUE PIENSAN LOS AMIGOS DE LOS BUCEADORES

Cuando hablamos con amigos "NO" buceadores podemos observar algunos errores muy extendidos sobre cuestiones relativas al buceo y llama la atención por ser en muchos casos principios básicos y elementales para la práctica de esta actividad.

En esta entrada del blog trato de recopilar algunas de estas cuestiones y dar participación a quien quiera aportar nueva información.

Como es lógico las aclaraciones que se expresan van dirigidas a los "NO" buceadores que por otra parte difícilmente estarán interesados en este blog.

En PRIMER lugar me señalan “las bombonas contienen oxígeno (100%)". Lo de bombona en lugar de botella carece de importancia, pero lo que me sorprende es que la gran mayoría sostiene que la mezcla que respira el buceador es oxígeno puro. Como respuesta señalar que en buceo recreativo la normal es respirar aire normal con una proporción del 21% de oxígeno, al igual que la composición del aire respirado en superficie de forma natural. También se pueden respirar, en la práctica del buceo, mezclas artificiales que para el buceo recreativo supone enriquecer la mezcla de aire en oxígeno, aumentando su porcentaje hasta un máximo del 40%, lo más común es utilizar lo que se denomina NITROX32 (32% de O2). Respirar oxigeno al 100% está reservado a situaciones de auxilio (atención sanitaria) por accidentes asociados a la descompresión del buceador y el suministro de oxígeno puro se realiza en superficie o hasta una profundidad máxima de 6 metros (mar). Ello es debido a que la presión parcial del oxigeno a dicha profundidad alcanza los 1,6 bares (1 bar de presión atmosférica + 0,6 bar de presión hidrostática y al ser la mezcla al 100% la presión parcial del O2 = a la presión total del gas) lo que supone un grave riesgo por toxicidad del oxígeno.

Lo de "Cámara de descompresión" en lugar de CÁMARA DE RECOMPRESIÓN O CÁMARA HIPERBÁRICA. La cámara de descompresión se entiende desde el conocimiento del NO buceador, en buena lógica, como la máquina contraria al proceso de compresión que sufre el buceador al profundizar en el mar y soportar la presión ejercida por la masa de agua que se sitúa por encima de este. Si el buceador tiene un problema como consecuencia de haber estado sometido a una elevada presión (compresión) debe ser tratado en una cámara que lo descomprima, en principio parece lógico, de ahí el error.

Técnicamente la cámara se denomina cámara hiperbárica o cámara de recompresión, es decir, se trata de una cámara capaz de crear un ambiente de alta presión para el tratamiento de los buceadores que han realizado una incorrecta descompresión en su ascenso hacia la superficie, y por ello, se ven afectados por la enfermedad descompresiva.

Una primera explicación, para los poco curiosos, diría que el buceador a medida que profundiza en el mar soporta una mayor presión lo cual supone la necesaria adaptación física y fisiológica de nuestro cuerpo. Como casi todo en nuestra vida, los cambios bruscos son agresivos mientras que los cambios progresivos suponen una mejor adaptación y minimizan los riesgos de sufrir daños en nuestro organismo. El buceador, cuando termina la inmersión y asciende hacia la superficie va progresivamente soportando una menor presión ambiental, con lo cual, su cuerpo debe, nuevamente, adaptarse a las condiciones de menor presión. Si el ascenso se realiza demasiado rápido su organismo no dispone del tiempo necesario para readaptarse y puede sufrir daños de mayor o menor gravedad. En esta situación el buceador presenta un desajuste fisiológico con daños orgánicos y para su tratamiento precisa ser introducido en una cámara hiperbárica para su recompresión. Lo que se trata es de volver a comprimir para, en condiciones controladas, devolver al buceador progresiva y en el tiempo necesario a un ambiente de presión normal, es decir recomprimir para después descomprimir de forma controlada permitiendo a su organismo una correcta readaptación.

Un poco más de información, un poco más de conocimiento. Un buceador utiliza una botella de aire comprimido para almacenar en un recipiente de 12, 15 o 18 litros una reserva de aire suficiente para poder permanecer dentro del agua el tiempo necesario para disfrutar de la inmersión, 40 a 60 minutos. Como es lógico el buceador no puede respirar directamente el aire comprimido (alta presión) necesita de un aparato denominado regulador que, en dos etapas (fases), ajusta la alta presión del aire, en el interior de la botella, a la presión ambiental a la que está expuesto el buceador, es decir, si el buceador respira a través del regulador en superficie el aire consumido de la botella se respira a la presión ambiente, exactamente igual a como lo hace cualquier persona que pasea por el puerto respirando de forma natural. Una vez que iniciamos la inmersión y el buceador alcanza mayor profundidad el incremento de presión ambiente en el mar va en aumento, es a razón de 0,1 bares por cada metro de profundidad, ello supone que, por ejemplo a 20 metros de profundidad un buceador está sometido a una presión ambiental de 3 bares (2 bares de presión hidrostática + 1 bar de presión atmosférica). A esta presión el buceador respira gracias a que el regulador nuevamente readapta la presión de salida a las condiciones de presión ambiental.

Y toda esta información para concluir lo evidente, que el buceador respira en condiciones de presión relativamente altas comparándolas con la superficie terrestre.

El aire que respiramos contiene, en números redondos y simplificando, un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno. El oxígeno es utilizado por nuestro metabolismo mientras que el nitrógeno se considera un gas inerte que entra y sale de nuestros tejidos en función de la presión ambiental.

Mientras se esta buceando el cuerpo del buceador va absorbiendo nitrógeno, el cual se disuelve en los tejidos siguiendo la siguiente condición: "a mayor presión mayor cantidad de moléculas de gas se disuelven en el tejido", es decir, "a mayor presión nuestros tejidos admiten una mayor cantidad de gas inerte". Al ascender, la presión disminuye y con ello este nitrógeno debe eliminarse de forma paulatina a través de la respiración, dado que, con la disminución de la presión nuestros tejidos admiten cada vez un menor contenido en nitrógeno. La eliminación del nitrógeno debe realizarse de forma gradual sin generar enfermedad descompresiva.

Conocemos la enfermedad descompresiva como el proceso físico y fisiológico por el cual el nitrógeno absorbido durante la inmersión es liberado, en un ascenso demasiado rápido, en forma de burbujas en la sangre, bloqueando el flujo a ciertos tejidos y provocando por ello lesiones.

CÁLCULO DE LA PRESIÓN PARCIAL O2 Y PROFUNDIDADES MÁXIMAS NITROX

A continuación se desarrolla el cálculo de la presión parcial del oxígeno, asi como el cálculo de la profundidad máxima de buceo condicionada por la presión parcial del oxígeno (máxima y de contingencia).

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Aquí tienes un enlace con un simulador para realizar los cálculos anteriores

EJERCICIO DE CÁLCULO DE CONSUMOS

A continuación se desarrolla un ejercicio de cálculo de consumos. Se plantea el cálculo considerando la presión máxima del tramo o la presión media. En este ejercicio el resultado es muy similar.

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BUCEO NITROX: CÁLCULO DE LA PROFUNDIDAD EQUIVALENTE AIRE

Cuando uno debe planificar una inmersión utilizando aire enriquecido (porcentaje de oxígeno superior al 21%) y al objeto de manejar las tablas de planificación de inmersiones con aire normal (21% de O2) debe calcular la profundidad equivalente aire salvo que disponga de las tablas específicas para la mezcla concreta a utilizar.
Para la obtención de la formula de cálculo de la profundidad equivalente aire uno consulta los manuales de buceo NITROX y observa que se facilita una fórmula concreta y, sin ningún tipo de explicación, uno sustituye datos y obtiene el resultado buscado. Si uno trata de obtener únicamente un resultado, la misión esta cumplida, pero cuando lo que se pretende es saber un poco más, es decir, de donde ha salido la fórmula, el manual no aporta más información.
A continuación podéis ver el sencillo desarrollo matemático y, lo más importante, el argumento base de partida para llegar a la fórmula final.

EJERCICIO PRÁCTICO (sin necesidad de aprender fórmulas):

Cálculo de la profundidad equivalente aire (PEA) para una inmersion con NITROX 32 (EAN32) a 30 metros de profundidad real (recordamos que el límite por presión parcial de oxígeno, - ppO2<1,4 bares -, se situa a 33,75 metros, en inmersiones en el mar).

Planteamiento del ejercicio:   ppN2 (EAN32) a PR = ppN2 (21%O2)  a PEA

"La presión parcial del nitrógeno con la mezcla NITROX a la profundidad real debe ser igual a la presión parcial del nitrógeno con aire normal a la profundidad teórica equivalente."

Siendo:

- ppN2: presión parcial del nitrógeno

- EAN32: mezcla de aire con un 32% de O2

- PR: profundidad real de la inmersión

- 21%O2: mezcla de aire normal con un 21% de O2

- PEA: profundidad equivalente aire al 21% de O2

* ppN2 (EAN32) a 30 metros = 0,68 x 4bar = 2,72 bar (si O2=32% > N2=68%) (a 30 m. -> 4 bar de presión absoluta)

Calculamos la PEA sabiendo que la presión parcial del nitrógeno a esa profundidad teórica debe ser 2,72 bar. Planteamos la siguiente ecuación:

* ppN2 (EAN21) a PEA metros = 0,79 x Xbar = 2,72 bar (si O2=21% > N2=79%) (la incognita X es la presión absoluta a la PEA).

Despejando X = 2,72 / 0,79 = 3,443 bar = 24,43 m. (PEA)

Recordar que cada 10 metros de columna de agua son 1 bar en el mar y a cota 0 tenemos 1 bar correspondiente a la presión atmosférica, es decir:

(3,443 bar - 1 bar) = 2,443 bar => (x 10 m/bar) = 24,43 m.

(Pabsoluta - Patmosférica) = Phidrostática => (x 10 m/bar) = PEA m.