Conceptos físicos aplicados al buceo o submarinismo (III)


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Federico Ferrero

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Ley de Boyle-Mariotte y accidentes por sobredistensión pulmonar

Los accidentes por sobredistensión pulmonar (embolia traumática, neumotórax, enfisema mediastinal y enfisema subcutáneo) que pueden darse al bucear, se pueden evitar si tenemos clara la ley de Boyle-Mariotte y actuamos correctamente en consecuencia.

La ley de Boyle-Mariotte (también conocida simplemente como "Ley de Boyle") es una ley que habla sobre cómo se comporta el volumen de los gases a una cantidad, temperatura y presión constantes, y dice lo siguiente:

"La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante."

Lo cual, enunciado de de forma más resumida y simple, significa que:

"A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce. "


"Boyles Law animated" por NASA's Glenn Research Center - http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/aboyle.html.
Disponible bajo la licencia Public domain vía Wikimedia Commons.

En buceo, a efectos prácticos, lo importante es que un gas tendrá un volumen mayor cuanto mayor sea la presión ambiental a la que se encuentre, y viceversa. Es decir, que el aire que tenemos en nuestros pulmones estará más comprimido a mayor profundidad, y menos a menor profundidad.

El riesgo, por tanto, se daría si llenamos nuestros pulmones con aire abajo del agua (a una presión mayor) y subimos sin exhalar ese aire: este se iría expandiendo hasta causarnos una sobredistensión pulmonar y algunos de los accidentes asociados, que no tratamos en este artículo, pero que, baste decir, pueden causar un grave riesgo para la salud o incluso para la vida (puede leer sobre la enfermedades barotraumáticas asociadas aquí).

Esto significa que en buceo autónomo (respirando aire comprimido abajo del agua) NUNCA hay que ascender reteniendo en nuestros pulmones el aire inspirado en profundidad, sino que hay que hacerlo respirando normalmente (inhalando y exhalando normalmente).

Contrariamente, si se realiza buceo libre o buceo en apnea, sí se debe retener el aire (también porque es nuestra única fuente de oxígeno hasta volver a salir a la superficie). En este caso la Ley de Boyle-Mariotte nos enseña que no hay peligro de sobredistensión pulmonar, ya que el aire fue tomado en la superficie, y el volumen del aire (el de nuestros pulmones) seguirá siendo el mismo cuando volvamos a salir a la superficie: se habrá comprimido durante el descenso y descomprimido durante el ascenso, volviendo a ocupar (cuando emerjamos) el volumen original a la misma presión en la que lo inhalamos originalmente (nivel del mar).

Podemos probar fácilmente esta aplicación de la ley llevando un globo inflado abajo del agua: veremos que se achica al bajar, y vuelve a su tamaño normal al subir. Esto mismo pasa con nuestros pulmones (nuestros "globos" internos) durante el buceo en apnea.

Ley de Boyle-Mariotte y suministro de aire bajo presión

De la ley de Boyle-Mariotte se deduce también que, a mayor profundidad, nuestro consumo de aire será mayor.

Esto se debe a que el aire estará bajo mayor presión, y mientras que nuestro volumen pulmonar no variará, sí lo hará el aire, que será más denso y, por tanto, se acabará antes (el mismo volumen se llenará con más aire bajo las mismas condiciones de consumo del buceador).

Por tanto, nuestra reserva de aire durará menos si buceamos más profundo.

Esto implica que todo buzo debe realizar y/o tener en cuenta una serie de cálculos para determinar el tiempo que puede estar bajo el agua con una determinada cantidad de aire en sus botellas de aire comprimido, o viceversa (para saber cuánta cantidad de aire necesita para estar a una profundidad dada durante un tiempo determinado). Si le interesa saber más sobre estas fórmulas, puede leer aquí.



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