Los buceadores en general, y los dedicados al buceo técnico en particular, muchas veces olvidan la decisiva importancia que tiene la densidad de los gases respirados a la hora de planificar sus inmersiones…

El entorno submarino está tranquilo. Hay gran cantidad de peces de colores. La visibilidad es excelente. La luz del sol penetra desde la superficie y se mezcla con el torbellino de burbujas que exhalan los buzos. Todo se desarrolla como en cámara lenta.

Esto describiría a la mayoría de los buceos recreativos, que se realizan por elección, para divertirse y disfrutar del ambiente subacuático. Los buzos tienen en su poder la decisión de bucear o no. Cuándo y dónde bucear, y si aceptan el lugar o las condiciones del agua, el clima, o inclusive a sus compañeros de buceo.

Y hoy en día existe una modalidad, o especialidad, fundamentalmente entre los buzos recreativos, que en los últimos años ha crecido de forma muy importante, y es el denominado “buceo técnico”. Esta práctica ha permitido que los buzos puedan alcanzar profundidades de hasta 120 metros, respirando mezclas trimix (oxígeno, helio y nitrógeno), o más de 200 metros, utilizando equipos recirculadores (rebreathers), manteniendo una PpO2 constante en 1,2 ATAdurante toda la inmersión.

En cualquier tipo de buceo, el tiempo juega un papel fundamental. Tiempo de fondo, tiempo de descompresión, tiempo total de buceo, tiempo hasta la primera parada de descompresión o tiempo de intervalo en superficie. Todos ellos representan solo algunos ejemplos de cómo el tiempo tiene una gran importancia durante la práctica del buceo tanto recreativo como comercial.

A lo largo de miles de años el hombre ha evolucionado, al igual que su fisiología, lo que nos ha permitido adaptarnos a vivir y respirar en una atmósfera con una densidad de gas cercana a 1 g / l. Sin embargo, y en condiciones muy particulares, el hombre, o mejor dicho un solo hombre, estuvo expuesto durante unas 3 horas en un ambiente donde la presión absoluta fue de 71 atmósferas absolutas (ATA) [701 m de agua de mar]; con una PO2 ambiente de 0,39 ATAy una densidad de gas que llegó hasta 25 g / l.

A medida que el buzo deja la superficie y desciende a las profundidades, va aumentando la presión absoluta a su alrededor, lo que hace que, proporcionalmente, aumente también la densidad del gas que está respirando. Este incremento en la densidad del gas respiratorio da lugar a un aumento simultáneo en la resistencia al flujo del gas a través de las vías aéreas del buzo, y cuando se utilizan recirculadores (rebreather), se produce también un aumento del esfuerzo para mover el gas denso a través de las mangueras, de los conectores y del filtro lavador del CO2. Esto conlleva al aumento en el trabajo respiratorio, con una mayor producción de CO2.

Recuerdo en una conversación que tuve el año pasado con Theo Mavrostomos, que es el hombre que estuvo expuesto a mayor presión (el equivalente a 701 mts. de profundidad), cuando le pregunté cómo era respirar a tanta presión, y el me contesto: “a partir de los 500 mts., era como respirar con una persona sentada encima de mi pecho”. Así todo, en esa oportunidad, en el Proyecto Hydra de Comex, no solo se estaba evaluando la factibilidad de llevar al hombre a más de 680 mts. de profundidad, sino también la utilización de hidrógeno en la mezcla respiratoria (hidreliox), gas que se le agregó a la atmósfera donde respiraban los buzos a partir de los 200 mts. hasta alcanzar  la presión de fondo, con la finalidad de hacer menos densa a la mezcla respiratoria. 

Debemos recordar también que durante la inmersión en el agua hay una redistribución de unos 500-800 ml de sangre desde los miembros inferiores hacia los grandes vasos dentro del tórax y hacia los vasos pulmonares. Como consecuencia de esto se genera una reducción en el volumen pulmonar (volumen residual, la capacidad vital y el volumen de reserva espiratoria). Esto ha sido descripto como más marcado en agua fría que en agua cálida, presumiblemente debido a una vasoconstricción periférica activa y por lo tanto un mayor volumen de sangre redistribuida desde la periferia hacia los vasos pulmonares.

Para que se mantenga un adecuado intercambio de oxígeno y dióxido de carbono durante la inmersión se requiere mantener una adecuada ventilación, inclusive ante el aumento significativo de las cargas resistivas y elásticas pulmonares.

Efectos ventilatorios y densidad del gas en buceo

Cuando un buzo se encuentra listo a ingresar en el agua, la entrada y salida de aire de sus pulmones se realiza mediante la contracción y relajación de los músculos respiratorios (fundamentalmente los intercostales y el diafragma). De esta forma se puede satisfacer tanto la demanda de oxígeno como la eliminación del anhídrido carbónico. En reposo, la inspiración es activa, es decir que requiere de la contracción de los músculos respiratorios; mientras que la espiración es pasiva, por la relajación de los músculos que intervienen en la respiración, lo que genera un aumento de la presión intrapulmonar, y permite la salida del aire de los pulmones. 

A nivel de los alvéolos, con la inspiración, éstos se distienden por el ingreso del aire, mientras que durante la espiración, solamente la elasticidad de los mismos permite que el aire salga de ellos. Es decir, que se genera un aumento de la presión intraalveolar, que es superior a la del bronquiolo terminal, y de esta forma el aire va del lugar de mayor presión hacia el de menor presión. O sea, del alvéolo hacia el bronquiolo terminal, y de allí a los bronquios y la tráquea.

Ahora, “coloquemos” el alvéolo y su bronquiolo dentro de la caja torácica. Si es necesario que realicemos movimientos espiratorios forzados, como cuando estamos respirando agitados o respiramos un gas con mayor densidad que el aire a nivel del mar, a la presión intaalveolar le debemos sumar la presión que hay dentro de la caja torácica. En consecuencia, la diferencia de presiones entre el alvéolo y el bronquiolo es mucho mayor, por lo que el gas saldrá con mayor velocidad generando turbulencia, lo que va a hacer que disminuya más la presión dentro del bronquiolo. Cuando la presión dentro de la cavidad torácica es mayor que en el bronquiolo, éste comenzará a colapsarse, ya que no tiene cartílago en su pared,(esto es lo que se conoce como “compresión dinámica de la vía aérea”), lo que produce que se retenga gas dentro del alvéolo y anhídrido carbónico en cada espiración. En definitiva podrá terminar en un cuadro de hipercapnia, o aumento del anhídrido carbónico en la sangre. Este cuadro se agrava si el buzo, a su vez, está realizando una actividad física muy demandante bajo el agua.

Esta hipercapnia va a producir en el buzo aumento de la frecuencia respiratoria, mayor turbulencia en la vía respiratoria y en el equipo de buce, acidosis respiratoria, eventualmente cefaleas y finalmente, embotamiento y pérdida del conocimiento.

¿Cuándo es “muy denso”?

Ya he mencionado anteriormente el hecho de que, a medida que aumentamos la profundidad a la que se encuentra un buzo, paralelamente, aumentará la densidad del gas que esté respirando.

Cuando programamos un buceo, una de las cosas que realizamos es seleccionar la mezcla respiratoria adecuada, lo que significa que debemos tener en cuenta la toxicidad de los gases que la componen, la descompresión, la densidad de la mezcla gaseosa, los efectos narcóticos que pueda tener, las consideraciones térmicas y, uno no menos importante, el costo total de la misma. 

La mayoría de los buzos técnicos, frente a una mezcla gaseosa determinada, están muy entrenados en lo que se refiere a la planificación del buceo. En cómo calcular una profundidad máxima para utilizar un gas, para evitar un PO2 inspirada fuera de los límites de seguridad. O calcular una profundidad narcótica equivalente en la planificación del contenido de helio de la mezcla trimix, para evitar niveles inaceptables para la narcosis de nitrógeno

Pero en esta estrategia queda casi siempre olvidado lo relacionado con el trabajo respiratorio y el cálculo de densidad de gas; con la finalidad de evitar la respiración de mezclas gaseosas con densidades inaceptables a grandes profundidades.

Y si nos abocamos a este punto de la densidad de la mezcla, resulta interesante un trabajo realizado por los doctores Camporesi y Bosco en 2003, en el cual estudiaron el efecto de la densidad de la mezcla respiratoria en la disminución del volumen ventilatorio por minuto, en los buzos. En el estudio realizado en cámara hiperbárica, mientras los buzos respiraban aire, sé demostró que el volumen respiratorio disminuyó a la mitad, cuando se encontraban a 30 metros de profundidad.

Con la finalidad de poder realizar los cálculos correspondientes, es necesario tener conocimiento de la densidad de los gases utilizados en buceo.

Si nosotros queremos determinar la densidad del aire respirado a 30 mts. de profundidad, debemos multiplicar su densidad a 1 ATA por la presión ambiente a la profundidad deseada. Por ejemplo, la densidad de aire a 30 mts. está determinada por:

1,293 g/L x 4,0 ATA = 5,17 g/ L.

Ahora, veamos cómo calcular la densidad de una supuesta mezcla trimix 10/50 (es decir 10% de oxígeno, 50% de helio y 40 %de nitrógeno), para realizar un buceo a 70 mts. (8 ATA) de profundidad. Primero debemos calcular la densidad de cada componente a 1,0 ATA, sumando los componentes y multiplicando este resultado por la presión ambiente, en ATA, a la profundidad deseada.

Sabemos que esta mezcla trimix 10/50 tiene (10% de oxígeno, 50% de helio, 40% de nitrógeno) para ser utilizada a 70 mts. de profundidad (8 ATA).

• Oxígeno: 0,10 por la densidad del O2 (1,428)= 0,14 g/l 
• Nitrógeno:  0,40 por la densidad (1,251)= 0,50 g/l
• Helio: 0,50 por la densidad del gas (0,179)= 0,08 g/l 

El resultado de la suma de las densidades de los tres gases es igual a 0,72 g/l a 1 ATA, multiplicado por 8 ATA = 5,76 g/l

Par finalizar, debo recordarles que a medida que los buzos descienden hacia las profundidades aumenta la presión absoluta a la que se encuentran, lo que lleva de la mano a un aumento en la densidad de la mezcla respiratoria. De acá podemos sacar dos conclusiones: No realicemos modificaciones en nuestros equipos de buceo, ya que pueden alterar el normal flujo del gas a través de ellos, y no planifiquemos mucha actividad física durante los buceos profundos.

Dr. GMauvecin

Edición periodística: Alvaro Lopez Melián

Bibliografía recomendada

Camporesi EM, Bosco G. Ventilation, gas exchange, and exercise under pressure. In: Brubakk AO, Neuman TS, eds. Bennett and Elliott’s Physiology and Medicine of Diving, 5th ed. Edinburgh, UK: Saunders, 2003: 77-114.

Mitchell SJ, Cronje F, Meintjes WAJ, Britz HC. Fatal respiratory failure during a technical rebreather dive at extreme pressure. Aviat Space Environ Med. 2007; 78: 81-6.