Respirar gas

Gas utilizado para la respiración humana.

Respirar gas

Etiqueta del cilindro de buceo Trimix
Usos	Gas utilizado para la respiración humana.
Artículos relacionados	Aire , Heliox , Nitrox , oxígeno , Trimix , la mezcla de gas para el buceo , cilindro de buceo , conjunto del equipo de submarinismo , Rebreather

Los marineros controlan los dispositivos de respiración en el mar.

Un gas respiratorio es una mezcla de elementos químicos gaseosos y compuestos utilizados para la respiración . El aire es el gas respirable más común y único natural. Pero otras mezclas de gases o el oxígeno puro, también se utilizan en equipos de respiración y encerrados hábitats tales como el equipo de buceo , suministrado superficie buceo equipo, cámaras de recompresión , montañismo de altura , de alto vuelo de aviones , submarinos , trajes espaciales , nave espacial , médico equipos de soporte vital y primeros auxilios y máquinas de anestesia . ^{[1] [2][3]}

El oxígeno es el componente esencial de cualquier gas respirable, a una presión parcial de entre aproximadamente 0,16 y 1,60 bar a la presión ambiental . El oxígeno suele ser el único componente metabólicamente activo a menos que el gas sea una mezcla anestésica. Parte del oxígeno del gas respirable es consumido por los procesos metabólicos, y los componentes inertes no cambian y sirven principalmente para diluir el oxígeno a una concentración adecuada y, por lo tanto, también se conocen como gases diluyentes. Por tanto, la mayoría de los gases respiratorios son una mezcla de oxígeno y uno o más gases inertes . ^{[1] [3]}Se han desarrollado otros gases respiratorios para mejorar el rendimiento del aire ordinario reduciendo el riesgo de enfermedad por descompresión , reduciendo la duración de las paradas de descompresión , reduciendo la narcosis por nitrógeno o permitiendo un buceo profundo más seguro . ^{[1] [3]}

Un gas respirable seguro para uso hiperbárico tiene tres características esenciales:

• Debe contener suficiente oxígeno para mantener la vida, la conciencia y el ritmo de trabajo del respirador. ^{[1] [2] [3]}
• No debe contener contaminantes nocivos. El monóxido de carbono y el dióxido de carbono son venenos comunes que pueden contaminar los gases respiratorios. Hay muchas otras posibilidades. ^{[1] [2] [3]}
• No debe volverse tóxico cuando se respira a alta presión , como bajo el agua . El oxígeno y el nitrógeno son ejemplos de gases que se vuelven tóxicos bajo presión. ^{[1] [2] [3]}

Las técnicas utilizadas para llenar cilindros de buceo con gases distintos del aire se denominan mezcla de gases . ^{[4] [5]}

Los gases respiratorios que se utilizan a presiones ambientales por debajo de la presión atmosférica normal suelen ser aire enriquecido con oxígeno para proporcionar suficiente oxígeno para mantener la vida y la conciencia, o para permitir niveles de esfuerzo más altos que los que serían posibles utilizando aire. Es común proporcionar el oxígeno adicional como un gas puro agregado al aire respirable en la inhalación, o mediante un sistema de soporte vital.

Para buceo y otros usos hiperbáricos

Una campana cerrada utilizada para buceo de saturación que muestra cilindros de suministro de gas de emergencia

Se utilizan estos gases respiratorios habituales en el buceo:

• El aire es una mezcla de 21% de oxígeno , 78% de nitrógeno y aproximadamente 1% de otros gases traza, principalmente argón ; para simplificar los cálculos, este último 1% se suele tratar como si fuera nitrógeno. Al ser barato y fácil de usar, es el gas de buceo más común. ^{[1] [2] [3]} Dado que su componente de nitrógeno causa narcosis por nitrógeno , se considera que tiene un límite de profundidad seguro de aproximadamente 40 metros (130 pies) para la mayoría de los buceadores, aunque la profundidad máxima operativa del aire toma una cantidad parcial de oxígeno permitida. La presión de 1,6 bar es de 66,2 metros (218 pies). ^{[1] [3] [6]} El aire respirable es aire que cumple con los estándares especificados para contaminantes.
• El oxígeno puro se utiliza principalmente para acelerar las paradas de descompresión poco profundas al final de una inmersión militar , comercial o técnica . El riesgo de toxicidad aguda por oxígeno aumenta rápidamente a presiones superiores a los 6 metros de agua de mar. ^{[1] [2] [3] [6]} Se usaba mucho en los respiradores de hombres rana , y todavía lo usan los nadadores de ataque. ^{[2] [6] [7] [8]}
• Nitrox es una mezcla de oxígeno y aire, y generalmente se refiere a mezclas que contienen más del 21% de oxígeno. Puede usarse como una herramienta para acelerar las paradas de descompresión en el agua o para disminuir el riesgo de enfermedad por descompresión y así prolongar una inmersión (un error común es que el buceador puede ir más profundo, esto no es cierto debido a que la profundidad de operación máxima es menor que en aire convencional). ^{[1] [2] [3] [9]}
• Trimix es una mezcla de oxígeno, nitrógeno y helio y se usa a menudo en profundidad en el buceo técnico y comercial en lugar de aire para reducir la narcosis por nitrógeno y evitar los peligros de la toxicidad del oxígeno. ^{[1] [2] [3]}
• El heliox es una mezcla de oxígeno y helio y se utiliza a menudo en la fase profunda de una inmersión profunda comercial para eliminar la narcosis por nitrógeno. ^{[1] [2] [3] [10]}
• Heliair es una forma de trimix que se mezcla fácilmente a partir de helio y aire sin usar oxígeno puro. Siempre tiene una proporción de 21:79 de oxígeno a nitrógeno; el resto de la mezcla es helio. ^{[3] [11]}
• Hydreliox es una mezcla de oxígeno, helio e hidrógeno y se utiliza para inmersiones por debajo de los 130 metros en el buceo comercial. ^{[1] [3] [10] [12] [13]}
• Hydrox , una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno , se utiliza como gas de respiración en inmersiones muy profundas . ^{[1] [3] [10] [12] [14]}
• Neox (también llamado neonox) es una mezcla de oxígeno y neón que a veces se emplea en el buceo comercial profundo. Rara vez se usa debido a su costo. Además, los síntomas de la EDC producidos por el neón ("curvas neox") tienen una mala reputación, y se informa que son más graves que los producidos por una tabla de buceo exactamente equivalente y mezclada con helio. ^{[1] [3] [10] [15]}

Codificación de colores de contenedores de gas respirable comúnmente aceptada en la industria del buceo en alta mar. ^[dieciséis]

Gas	Símbolo	Colores de hombros típicos	Hombro del cilindro	Marco superior cuádruple / extremo de válvula del marco
Oxigeno medico	O 2		blanco	blanco
Mezclas de oxígeno y helio (Heliox)	O 2 / Él		Cuartos o bandas marrones y blancas	Bandas alternas cortas marrones y blancas (20 cm (8 pulgadas))
Mezclas de oxígeno, helio y nitrógeno (Trimix)	O 2 / He / N 2		Cuartos o bandas negros, blancos y marrones	Bandas alternas cortas negras, blancas y marrones (20 cm)
Mezclas de oxígeno y nitrógeno (Nitrox) incluido el aire	N 2 / O 2		Cuartos o bandas en blanco y negro	Bandas alternas cortas en blanco y negro (20 cm (8 pulgadas))

Respirando aire

El aire respirable es aire atmosférico con un estándar de pureza adecuado para la respiración humana en la aplicación especificada. Para uso hiperbárico, la presión parcial de los contaminantes aumenta en proporción a la presión absoluta y debe limitarse a una composición segura para la profundidad o rango de presión en el que se va a usar.

Clasificación por fracción de oxígeno

Los gases respiratorios para el buceo se clasifican por fracción de oxígeno. Los límites establecidos por las autoridades pueden diferir ligeramente, ya que los efectos varían gradualmente con la concentración y entre las personas, y no son predecibles con precisión. ^{[ cita requerida ]}

Normóxico

donde el contenido de oxígeno no difiere mucho del del aire y permite un uso continuo y seguro a presión atmosférica. ^{[ cita requerida ]}

Hiperóxico o enriquecido con oxígeno

donde el contenido de oxígeno excede los niveles atmosféricos, generalmente a un nivel en el que hay algún efecto fisiológico medible durante el uso a largo plazo y, a veces, se requieren procedimientos especiales de manipulación debido al mayor riesgo de incendio. Los riesgos asociados son la toxicidad por oxígeno en profundidad y el fuego, particularmente en el aparato respiratorio. ^{[ cita requerida ]}

Hipóxico

donde el contenido de oxígeno es menor que el del aire, generalmente en la medida en que existe un riesgo significativo de efecto fisiológico medible a corto plazo. El riesgo inmediato suele ser la incapacidad hipóxica en la superficie o cerca de ella. ^{[ cita requerida ]}

Gases de componentes individuales

Los gases respiratorios para el buceo se mezclan a partir de una pequeña cantidad de gases componentes que proporcionan características especiales a la mezcla que no están disponibles en el aire atmosférico.

Oxígeno

Para el artículo principal sobre el uso médico del oxígeno, consulte la terapia con oxígeno .

El oxígeno (O ₂ ) debe estar presente en cada gas respirable. ^{[1] [2] [3]} Esto es debido a que es esencial para el cuerpo humano 's proceso metabólico , que sustenta la vida. El cuerpo humano no puede almacenar oxígeno para su uso posterior como lo hace con los alimentos. Si el cuerpo se ve privado de oxígeno durante más de unos pocos minutos, se produce la pérdida del conocimiento y la muerte. Los tejidos y órganos del cuerpo (especialmente el corazón y el cerebro) se dañan si se les priva de oxígeno durante mucho más de cuatro minutos.

Llenar una botella de buceo con oxígeno puro cuesta alrededor de cinco veces más que llenarla con aire comprimido. Dado que el oxígeno favorece la combustión y provoca la oxidación en los cilindros de buceo , debe manipularse con precaución al mezclar el gas . ^{[4] [5]}

El oxígeno se ha obtenido históricamente mediante destilación fraccionada de aire líquido , pero se obtiene cada vez más mediante tecnologías no criogénicas, como las tecnologías de adsorción por cambio de presión (PSA) y adsorción por cambio de vacío (VSA). ^[17]

La fracción del componente de oxígeno de una mezcla de gases respirables se usa a veces al nombrar la mezcla:

• Las mezclas hipóxicas , estrictamente, contienen menos del 21% de oxígeno, aunque a menudo se usa un límite del 16%, y están diseñadas solo para ser respiradas en profundidad como un "gas de fondo" donde la presión más alta aumenta la presión parcial de oxígeno a un nivel seguro. nivel. ^{[1] [2] [3]} Trimix , Heliox y Heliair son mezclas de gases comúnmente utilizadas para mezclas hipóxicas y se utilizan en el buceo profesional y técnico como gases de respiración profunda. ^{[1] [3]}
• las mezclas normóxicas tienen la misma proporción de oxígeno que el aire, 21%. ^{[1] [3]} La profundidad operativa máxima de una mezcla normóxica podría ser tan superficial como 47 metros (155 pies). Trimix con entre 17% y 21% de oxígeno a menudo se describe como normóxico porque contiene una proporción suficientemente alta de oxígeno para que sea seguro respirar en la superficie.
• las mezclas hiperóxicas tienen más del 21% de oxígeno. El aire enriquecido Nitrox (EANx) es un gas respiratorio hiperóxico típico. ^{[1] [3] [9]} Las mezclas hiperóxicas, en comparación con el aire, causan toxicidad por oxígeno a menores profundidades, pero pueden usarse para acortar las paradas de descompresión al extraer los gases inertes disueltos del cuerpo más rápidamente. ^{[6] [9]}

La fracción de oxígeno determina la mayor profundidad a la que se puede utilizar la mezcla de forma segura para evitar la toxicidad del oxígeno . Esta profundidad se denomina profundidad operativa máxima . ^{[1] [3] [6] [9]}

La concentración de oxígeno en una mezcla de gases depende de la fracción y la presión de la mezcla. Se expresa por la presión parcial de oxígeno (P _{O 2} ). ^{[1] [3] [6] [9]}

La presión parcial de cualquier componente de gas en una mezcla se calcula como:

presión parcial = presión absoluta total × fracción de volumen del componente de gas

Para el componente de oxígeno,

P _{O 2} = P × F _{O 2}

dónde:

P _{O 2} = presión parcial de oxígeno

P = presión total

F _{O 2} = fracción de volumen del contenido de oxígeno

Por lo general, se considera que la presión parcial mínima segura de oxígeno en un gas respirable es de 16  kPa (0,16 bar). Por debajo de esta presión parcial, el buceador puede correr el riesgo de perder el conocimiento y morir debido a la hipoxia , dependiendo de factores que incluyen la fisiología individual y el nivel de esfuerzo. Cuando se respira una mezcla hipóxica en agua poco profunda, es posible que no tenga una P _{O 2 lo} suficientemente alta como para mantener consciente al buceador. Por esta razón, se utilizan "gases de viaje" normóxicos o hiperóxicos a profundidad media entre las fases de "fondo" y "descompresión" de la inmersión.

La P _{O 2} máxima segura en un gas respiratorio depende del tiempo de exposición, el nivel de ejercicio y la seguridad del equipo respiratorio que se utiliza. Normalmente se encuentra entre 100 kPa (1 bar) y 160 kPa (1,6 bar); para inmersiones de menos de tres horas, se considera comúnmente que es de 140 kPa (1,4 bar), aunque se sabe que la Marina de los EE. UU. autoriza inmersiones con una P _{O 2} de hasta 180 kPa (1,8 bar). ^{[1] [2] [3] [6] [9]} Con exposiciones elevadas de P _{O 2} o exposiciones más prolongadas, el buceador corre el riesgo de sufrir toxicidad por oxígeno que puede provocar una convulsión . ^{[1] [2]} Cada gas respirable tiene una profundidad operativa máximaque está determinado por su contenido de oxígeno. ^{[1] [2] [3] [6] [9]} Para la recompresión terapéutica y la oxigenoterapia hiperbárica se utilizan comúnmente presiones parciales de 2,8 bar en la cámara, pero no hay riesgo de ahogamiento si el ocupante pierde el conocimiento. ^[2]

Los analizadores de oxígeno se utilizan para medir la presión parcial de oxígeno en la mezcla de gases. ^[4]

Divox está etiquetado como oxígeno de grado respiratorio para uso en buceo. En los Países Bajos , el oxígeno puro para respirar se considera medicinal en contraposición al oxígeno industrial, como el que se utiliza en la soldadura , y solo está disponible con receta médica . La industria del buceo registró Divox como una marca comercial de oxígeno de grado respiratorio para eludir las estrictas reglas sobre el oxígeno medicinal, lo que lo hace más fácil para los buceadores (recreativos).para obtener oxígeno para mezclar su gas respiratorio. En la mayoría de los países, no hay diferencia en la pureza del oxígeno medicinal y del oxígeno industrial, ya que se producen exactamente con los mismos métodos y fabricantes, pero se etiquetan y se llenan de manera diferente. La principal diferencia entre ellos es que la ruta de mantenimiento de registros es mucho más extensa para el oxígeno médico, para identificar más fácilmente la ruta de fabricación exacta de un "lote" o lote de oxígeno, en caso de que se descubran problemas con su pureza. El oxígeno de grado aeronáutico es similar al oxígeno médico, pero puede tener un contenido de humedad más bajo. ^[4]

Nitrógeno

El nitrógeno (N ₂ ) es un gas diatómico y el componente principal del aire , el gas respirable más barato y más común que se utiliza para bucear. Provoca narcosis por nitrógeno en el buceador, por lo que su uso se limita a inmersiones menos profundas. El nitrógeno puede causar enfermedad por descompresión . ^{[1] [2] [3] [18]}

La profundidad de aire equivalente se utiliza para estimar los requisitos de descompresión de una mezcla de nitrox (oxígeno / nitrógeno). Se utiliza una profundidad narcótica equivalente para estimar la potencia narcótica de trimix (mezcla de oxígeno / helio / nitrógeno). Muchos buzos encuentran que el nivel de narcosis causado por una inmersión de 30 m (100 pies), mientras respiran aire, es un máximo cómodo. ^{[1] [2] [3] [19] [20]}

El nitrógeno en una mezcla de gases casi siempre se obtiene agregando aire a la mezcla.

Helio

Quad de almacenamiento de heliox al 2%. 2% de oxígeno por volumen es suficiente a presiones superiores a 90 msw.

El helio (He) es un gas inerte que es menos narcótico que el nitrógeno a una presión equivalente (de hecho, no hay evidencia de narcosis por helio), por lo que es más adecuado para inmersiones más profundas que el nitrógeno. ^{[1] [3]} El helio también puede causar enfermedad por descompresión . A altas presiones, el helio también causa el síndrome nervioso de alta presión , que es un síndrome de irritación del sistema nervioso central que en cierto modo es opuesto a la narcosis. ^{[1] [2] [3] [21]}

Los rellenos de mezcla de helio son considerablemente más costosos que los rellenos de aire debido al costo del helio y al costo de mezclar y comprimir la mezcla. ^{[ cita requerida ] [ aclaración necesaria ]}

El helio no es adecuado para inflar trajes secos debido a sus pobres propiedades de aislamiento térmico ; en comparación con el aire, que se considera un aislante razonable, el helio tiene seis veces la conductividad térmica. ^[22] El bajo peso molecular del helio (MW monoatómico = 4, en comparación con el nitrógeno diatómico MW = 28) aumenta el timbre de la voz del respirador, lo que puede impedir la comunicación. ^{[1] [3] [23]} Esto se debe a que la velocidad del sonido es más rápida en un gas de menor peso molecular, lo que aumenta la frecuencia de resonancia de las cuerdas vocales. ^{[1] [23]} Fugas de helio de válvulas dañadas o defectuosasmás fácilmente que otros gases porque los átomos de helio son más pequeños, lo que les permite pasar a través de huecos más pequeños en los sellos .

El helio se encuentra en cantidades significativas solo en el gas natural , del cual se extrae a bajas temperaturas por destilación fraccionada.

Neón

"Neox" vuelve a dirigir aquí. Para la emisora ​​española, consulte Neox (canal de televisión) .

El neón (Ne) es un gas inerte que a veces se utiliza en el buceo comercial profundo, pero es muy caro. ^{[1] [3] [10] [15]} Como el helio, es menos narcótico que el nitrógeno, pero a diferencia del helio, no distorsiona la voz del buceador. En comparación con el helio, el neón tiene propiedades de aislamiento térmico superiores. ^[24]

Hidrógeno

El hidrógeno (H ₂ ) se ha utilizado en mezclas de gases de buceo profundo, pero es muy explosivo cuando se mezcla con más de aproximadamente 4 a 5% de oxígeno (como el oxígeno que se encuentra en el gas respiratorio). ^{[1] [3] [10] [12]} Esto limita el uso de hidrógeno a inmersiones profundas e impone protocolos complicados para garantizar que el exceso de oxígeno se elimine del equipo de respiración antes de que comience la respiración de hidrógeno. Como el helio, eleva el timbre de la voz del buceador. La mezcla de hidrógeno y oxígeno, cuando se utiliza como gas de buceo, a veces se denomina Hydrox . Las mezclas que contienen hidrógeno y helio como diluyentes se denominan Hydreliox.

Componentes no deseados de los gases respiratorios para bucear

Muchos gases no son adecuados para su uso en el buceo con gases respirables. ^{[5] [25]} Aquí hay una lista incompleta de gases comúnmente presentes en un ambiente de buceo:

Argón

El argón (Ar) es un gas inerte que es más narcótico que el nitrógeno, por lo que generalmente no es adecuado como gas respirable de buceo. ^[26] Argox se utiliza para la investigación de la descompresión. ^{[1] [3] [27] [28]} A veces lo utilizan para inflar trajes secos los buzos cuyo gas respirable principal es a base de helio, debido a las buenas propiedades de aislamiento térmico del argón. El argón es más caro que el aire o el oxígeno, pero considerablemente menos caro que el helio. El argón es un componente del aire natural y constituye el 0,934% en volumen de la atmósfera terrestre. ^[29]

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono (CO ₂ ) es producido por el metabolismo en el cuerpo humano y puede causar intoxicación por dióxido de carbono . ^{[25] [30] [31]} Cuando el gas respirable se recicla en un rebreather o en un sistema de soporte vital , los depuradores eliminan el dióxido de carbono antes de reutilizar el gas.

Monóxido de carbono

El monóxido de carbono (CO) es un gas altamente tóxico que compite con el dióxido de carbono para unirse a la hemoglobina, evitando así que la sangre transporte oxígeno (ver intoxicación por monóxido de carbono ). Normalmente se produce por combustión incompleta . ^{[1] [2] [5] [25]} Cuatro fuentes comunes son:

• Los gases de escape de los motores de combustión interna que contienen CO en el aire se introducen en un compresor de aire de buceo . Ningún filtro puede detener el CO en el aire de admisión. Los escapes de todos los motores de combustión interna que funcionan con combustibles derivados del petróleo contienen algo de CO, y este es un problema particular en los barcos, donde la admisión del compresor no se puede mover arbitrariamente tan lejos como se desee de los escapes del motor y del compresor.
• El calentamiento de los lubricantes dentro del compresor puede vaporizarlos lo suficiente como para que estén disponibles para la toma del compresor o la línea del sistema de admisión.
• En algunos casos, el aceite lubricante de hidrocarburo puede introducirse en el cilindro del compresor directamente a través de sellos dañados o desgastados, y el aceite puede (y generalmente lo hará) luego sufrir combustión, incendiándose por la inmensa relación de compresión y el consiguiente aumento de temperatura. Dado que los petróleos pesados ​​no se queman bien, especialmente cuando no se atomizan adecuadamente, la combustión incompleta dará como resultado la producción de monóxido de carbono.
• Un proceso similar se piensa ^{[¿ por quién? ] [ investigación original? ]} potencialmente suceda con cualquier material particulado, que contiene materia "orgánica" (que contiene carbono), especialmente en cilindros que se utilizan para mezclas de gases hiperóxicos. Si los filtros de aire del compresor fallan, se introducirá polvo ordinario en el cilindro, que contiene materia orgánica (ya que generalmente contiene humus ). Un peligro más severo es que las partículas de aire en los barcos y las áreas industriales, donde se llenan los cilindros, a menudo contienen productos de combustión de partículas de carbón (estos son los que hacen que un trapo de suciedad se vuelva negro), y estos representan un peligro de CO más severo cuando se introducen en un cilindro. . ^{[ cita requerida]}

El monóxido de carbono generalmente se evita en la medida de lo posible mediante la colocación de la entrada de aire en aire no contaminado, la filtración de partículas del aire de entrada, el uso de un diseño de compresor adecuado y lubricantes adecuados, y asegurándose de que las temperaturas de funcionamiento no sean excesivas. Cuando el riesgo residual es excesivo, se puede utilizar un catalizador de hopcalita en el filtro de alta presión para convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono, que es mucho menos tóxico.

Hidrocarburos

Los hidrocarburos (C _x H _y ) están presentes en los lubricantes y combustibles de los compresores . Pueden entrar en los cilindros de buceo como resultado de contaminación, fugas, ^{[ aclaración necesaria ]} o debido a una combustión incompleta cerca de la entrada de aire. ^{[2] [4] [5] [25] [32]}

• Pueden actuar como combustible en la combustión aumentando el riesgo de explosión , especialmente en mezclas de gases con alto contenido de oxígeno.
• La inhalación de neblina de aceite puede dañar los pulmones y, en última instancia, hacer que los pulmones se degeneren con neumonía lipídica grave ^[33] o enfisema .

Contenido de humedad

El proceso de comprimir gas en un cilindro de buceo elimina la humedad del gas. ^{[5] [25]} Esto es bueno para prevenir la corrosión en el cilindro, pero significa que el buceador inhala un gas muy seco. El gas seco extrae la humedad de los pulmones del buceador mientras está bajo el agua, lo que contribuye a la deshidratación , que también se cree que es un factor de riesgo predisponente de enfermedad por descompresión . También es incómodo, provocando sequedad en la boca y la garganta y dando sed al buceador. Este problema se reduce en los rebreathers porque la reacción de la cal sodada , que elimina el dióxido de carbono, también devuelve la humedad al gas respirable. ^[8]En climas cálidos, el buceo en circuito abierto puede acelerar el agotamiento por calor debido a la deshidratación. Otra preocupación con respecto al contenido de humedad es la tendencia de la humedad a condensarse a medida que el gas se descomprime al pasar por el regulador; esto unido a la extrema reducción de la temperatura, también debido a la descompresión puede hacer que la humedad se solidifique en forma de hielo. Esta formación de hielo en un regulador puede hacer que las piezas móviles se atasquen y que el regulador falle o fluya libremente. Esta es una de las razones por las que los reguladores de buceo generalmente están construidos de latón y cromados (para protección). El latón, con sus buenas propiedades conductoras térmicas, conduce rápidamente el calor del agua circundante al aire frío recién descomprimido, lo que ayuda a prevenir la formación de hielo.

Análisis de gases

Pila de combustible electrogalvánica como se utiliza en un rebreather de buceo

Por lo general, las mezclas de gases deben analizarse durante el proceso o después de la mezcla para el control de calidad. Esto es particularmente importante para las mezclas de gases respirables donde los errores pueden afectar la salud y seguridad del usuario final. Es difícil detectar la mayoría de los gases que probablemente estén presentes en los cilindros de buceo porque son incoloros, inodoros e insípidos. Existen sensores electrónicos para algunos gases, como analizadores de oxígeno , analizadores de helio , detectores de monóxido de carbono y detectores de dióxido de carbono . ^{[2] [4] [5]} Los analizadores de oxígeno se encuentran comúnmente bajo el agua en los rebreathers . ^[8] Los analizadores de oxígeno y helio se utilizan a menudo en la superficie duranteMezcla de gases para determinar el porcentaje de oxígeno o helio en una mezcla de gases respirables. ^[4] Los métodos químicos y otros tipos de detección de gases no se utilizan a menudo en el buceo recreativo, pero se utilizan para pruebas periódicas de calidad del aire respirable comprimido de los compresores de aire de buceo. ^[4]

Estándares de gases respiratorios

Los estándares para la calidad del gas respirable son publicados por organizaciones nacionales e internacionales y pueden ser aplicados en términos de legislación. En el Reino Unido, el Ejecutivo de Salud y Seguridad indica que los requisitos para respirar gases para buceadores se basan en la BS EN 12021: 2014. Las especificaciones se enumeran para aire compatible con oxígeno, mezclas de nitrox producidas al agregar oxígeno, eliminar nitrógeno o mezclar nitrógeno y oxígeno, mezclas de helio y oxígeno (heliox), mezclas de helio, nitrógeno y oxígeno (trimix) y oxígeno puro, para tanto en circuito abierto como en sistemas de recuperación, y para suministro de alta y baja presión (suministro por encima y por debajo de 40 bar). ^[34]

El contenido de oxígeno es variable dependiendo de la profundidad de operación, pero la tolerancia depende del rango de la fracción de gas, siendo ± 0.25% para una fracción de oxígeno por debajo del 10% en volumen, ± 0.5% para una fracción entre 10% y 20%, y ± 1 % para una fracción superior al 20%. ^[34]

El contenido de agua está limitado por los riesgos de formación de hielo en las válvulas de control y la corrosión de las superficies de contención (una mayor humedad no es un problema fisiológico) y generalmente es un factor del punto de rocío. ^[34]

Otros contaminantes especificados son dióxido de carbono, monóxido de carbono, aceite e hidrocarburos volátiles, que están limitados por efectos tóxicos. Otros posibles contaminantes deben analizarse en función de la evaluación de riesgos, y la frecuencia requerida de las pruebas de contaminantes también se basa en la evaluación de riesgos. ^[34]

En Australia, la calidad del aire respirable se especifica en la norma australiana 2299.1, sección 3.13 Calidad del gas respirable. ^[35]

Mezcla de gas de buceo

Artículo principal: Mezcla de gases para el buceo.

Sistema de mezcla de gas a presión parcial de aire, oxígeno y helio

Instalación del compresor de mezcla continua Nitrox

La mezcla de gases (o mezcla de gases) de gases respirables para bucear es el llenado de cilindros de gas con gases respirables que no son aire .

Llenar cilindros con una mezcla de gases tiene peligros tanto para el llenador como para el buceador. Durante el llenado existe riesgo de incendio debido al uso de oxígeno y riesgo de explosión debido al uso de gases a alta presión. La composición de la mezcla debe ser segura para la profundidad y duración de la inmersión planificada. Si la concentración de oxígeno es demasiado pobre, el buceador puede perder el conocimiento debido a la hipoxia y si es demasiado rica, el buceador puede sufrir toxicidad por oxígeno . La concentración de gases inertes, como nitrógeno y helio, se planifica y controla para evitar la narcosis por nitrógeno y la enfermedad por descompresión.

Los métodos utilizados incluyen el mezclado por lotes por presión parcial o por fracción de masa y procesos de mezclado continuo. Las mezclas terminadas se analizan para determinar su composición para la seguridad del usuario. La legislación puede exigir a los mezcladores de gas que demuestren su competencia en caso de que llenen para otras personas.

Gases respiratorios hipobáricos

Astronauta en un traje espacial Orlan , fuera de la Estación Espacial Internacional

Los gases de respiración para uso a presión ambiental reducida se utilizan para vuelos a gran altitud en aviones sin presión , en vuelos espaciales , particularmente en trajes espaciales , y para montañismo a gran altitud . En todos estos casos, la consideración principal es proporcionar una presión parcial de oxígeno adecuada . En algunos casos, el gas respirable tiene oxígeno agregado para alcanzar una concentración suficiente y, en otros casos, el gas respirable puede ser oxígeno puro o casi puro. ^{[ cita requerida ]} Sistemas de circuito cerrado puede utilizarse para conservar el gas respirable, que puede ser limitado; en el caso del montañismo, el usuario debe llevar el oxígeno suplementario y, en los vuelos espaciales, el costo de llevar la masa a la órbita es muy alto.

Gases respiratorios médicos

El uso médico de gases respiratorios distintos del aire incluye la terapia de oxígeno y las aplicaciones de anestesia.

Terapia de oxígeno

Artículo principal: terapia de oxígeno

Una persona que usa una mascarilla facial simple para la terapia de oxígeno.

Las personas necesitan oxígeno para el metabolismo celular normal . ^{[36] El} aire es típicamente 21% de oxígeno por volumen. ^[37] Esto normalmente es suficiente, pero en algunas circunstancias el suministro de oxígeno a los tejidos se ve comprometido.

La terapia de oxígeno , también conocida como oxígeno suplementario, es el uso de oxígeno como tratamiento médico . ^[38] Esto puede incluir niveles bajos de oxígeno en sangre , toxicidad por monóxido de carbono , dolores de cabeza en racimo y para mantener suficiente oxígeno mientras se administran anestésicos inhalados . ^{[39] El} oxígeno a largo plazo a menudo es útil en personas con niveles bajos de oxígeno crónicos, como los de EPOC grave o fibrosis quística . ^{[40] [38] El} oxígeno se puede administrar de varias formas, incluida la cánula nasal , la mascarilla y dentro de unacámara hiperbárica . ^{[41] [42]}

Las altas concentraciones de oxígeno pueden causar toxicidad por oxígeno , como daño pulmonar o provocar insuficiencia respiratoria en aquellos que están predispuestos. ^{[39] [37]} También puede secar la nariz y aumentar el riesgo de incendio en quienes fuman . La saturación de oxígeno objetivo recomendada depende de la afección que se esté tratando. En la mayoría de las condiciones se recomienda una saturación de 94-98%, mientras que en aquellos con riesgo de retención de dióxido de carbono se prefieren saturaciones de 88-92%, y en aquellos con toxicidad por monóxido de carbono o paro cardíaco, la saturación debe ser lo más alta posible. ^[38]

El uso de oxígeno en la medicina se volvió común alrededor de 1917. ^{[43] [44]} Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud, los medicamentos más seguros y efectivos necesarios en un sistema de salud . ^[45] El costo del oxígeno doméstico es de unos 150 dólares al mes en Brasil y de 400 dólares al mes en los Estados Unidos. ^[40] El oxígeno doméstico puede ser proporcionado por tanques de oxígeno o un concentrador de oxígeno . ^[38] Se cree que el oxígeno es el tratamiento más común que se administra en los hospitales del mundo desarrollado . ^{[46] [38]}

Gases anestésicos

Un vaporizador contiene un anestésico líquido y lo convierte en gas para inhalar (en este caso, sevoflurano).

Una maquina de anestesia.

Frascos de sevoflurano , isoflurano , enflurano y desflurano , los anestésicos de éter fluorado comunes que se utilizan en la práctica clínica. Estos agentes están codificados por colores por motivos de seguridad. Tenga en cuenta el ajuste especial para el desflurano, que hierve a temperatura ambiente .

El enfoque más común de la anestesia general es mediante el uso de anestésicos generales inhalados. Cada uno tiene su propia potencia que se correlaciona con su solubilidad en aceite. Esta relación existe porque los fármacos se unen directamente a las cavidades en las proteínas del sistema nervioso central, ^{[ aclaración necesaria ]} aunque se han descrito varias teorías de la acción de los anestésicos generales . Se cree que los anestésicos inhalados ejercen sus efectos sobre diferentes partes del sistema nervioso central. Por ejemplo, el efecto inmovilizador de los anestésicos inhalados es el resultado de un efecto sobre la médula espinal, mientras que la sedación, la hipnosis y la amnesia afectan a zonas del cerebro. ^{[47]: 515}

Un anestésico por inhalación es un compuesto químico que posee propiedades anestésicas generales que se pueden administrar por inhalación. Los agentes de interés clínico contemporáneo significativo incluyen agentes anestésicos volátiles como isoflurano , sevoflurano y desflurano , y gases anestésicos como óxido nitroso y xenón .

Administración

Los gases anestésicos son administrados por anestesistas (término que incluye anestesiólogos , enfermeros anestesistas y asistentes de anestesiólogos ) a través de una máscara de anestesia, una vía aérea de máscara laríngea o un tubo traqueal conectado a un vaporizador de anestésico y un sistema de administración de anestésico . La máquina de anestesia (inglés del Reino Unido) o la máquina de anestesia (inglés de EE. UU.) O la máquina de Boyle se utilizan para apoyar la administración de anestesia.. El tipo más común de máquina de anestesia que se utiliza en el mundo desarrollado es la máquina de anestesia de flujo continuo, que está diseñada para proporcionar un suministro preciso y continuo de gases médicos (como oxígeno y óxido nitroso ), mezclados con una concentración precisa de anestésico. vapor (como isoflurano ) y administrarlo al paciente a una presión y un flujo seguros . Las máquinas modernas incorporan un ventilador, una unidad de succión y dispositivos de monitorización del paciente . ^{[ aclaración necesaria ] [ cita requerida ]}

Ver también

• Ventilación mecánica  : método para ayudar mecánicamente o reemplazar la respiración espontánea
• Compresor de aire de buceo  : máquina utilizada para comprimir aire respirable para uso de buzos submarinos.
• Cilindro de buceo: cilindro de  gas comprimido de alta presión que se utiliza para almacenar y suministrar gas respirable para el buceo.
• Bomba de refuerzo  - Máquina para aumentar la presión de un fluido.
• Gas industrial  : materiales gaseosos producidos para su uso en la industria.

Referencias

1. Brubakk, AO; TS Neuman (2003). Fisiología y medicina del buceo de Bennett y Elliott (5th Rev ed.). Estados Unidos: Saunders Ltd. p. 800. ISBN 978-0-7020-2571-6.
2. Manual de buceo de la Marina de los EE. UU., sexta revisión . Estados Unidos: Mando de Sistemas Marítimos Navales de EE. UU. 2006 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
3. Tech Diver. "Gases exóticos" . Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2008 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
4. Harlow, V. (2002). Compañero del hacker de oxígeno . Prensa de velocidad aérea. ISBN 978-0-9678873-2-6.
5. = Millar, IL; Mouldey, PG (2008). "Aire comprimido para respirar - el potencial para el mal desde dentro" . Buceo y Medicina Hiperbárica . Sociedad de Medicina Subacuática del Pacífico Sur . 38 (2): 145–51. PMID 22692708 . Consultado el 28 de febrero de 2009 . 
6. Acott, Chris (1999). "Toxicidad por oxígeno: una breve historia del oxígeno en el buceo" . Revista de la Sociedad de Medicina Subacuática del Pacífico Sur . 29 (3). ISSN 0813-1988 . OCLC 16986801 . Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .  
7. Mayordomo, FK (2004). "Buceo con oxígeno en circuito cerrado en la Marina de los Estados Unidos" . Submarino Hyperb Med . 31 (1): 3-20. PMID 15233156 . Archivado desde el original el 13 de mayo de 2010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 . 
8. Richardson, Drew; Menduno, Michael; Shreeves, Karl, eds. (1996). "Actas del Rebreather Forum 2.0" . Taller de Ciencia y Tecnología del Buceo. : 286. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
9. Lang, MA (2001). Actas del taller de DAN Nitrox . Durham, NC: Divers Alert Network. pag. 197. Archivado desde el original el 24 de octubre de 2008 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
10. Hamilton Jr, Robert W .; Schreiner, Hans R., eds. (1975). Desarrollo de procedimientos de descompresión para profundidades superiores a 400 pies . IX Jornada Sociedad Médica Submarina e Hiperbárica. Bethesda, MD: Sociedad Médica Submarina e Hiperbárica. pag. 272 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
11. Bowen, Curt. "Heliair: mezcla de pobres" (PDF) . DeepTech . Consultado el 13 de enero de 2010 .
12. Fife, William P. (1979). "El uso de mezclas no explosivas de hidrógeno y oxígeno para el buceo". Beca Sea Grant de la Universidad de Texas A&M . TAMU-SG-79-201.
13. Rostain, JC; Gardette-Chauffour, MC; Lemaire, C .; Naquet, R. (1988). "Efectos de una mezcla de H2-He-O2 en el HPNS hasta 450 msw" . Biomedicina submarina. Res . 15 (4): 257–70. ISSN 0093-5387 . OCLC 2068005 . PMID 3212843 . Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2008 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .   
14. Brauer, RW, ed. (1985). "Hidrógeno como gas de buceo" . 33º Taller de la Sociedad Médica Submarina e Hiperbárica . Sociedad Médica Submarina e Hiperbárica (Publicación UHMS número 69 (WS – HYD) 3–1–87): 336 páginas. Archivado desde el original el 10 de abril de 2011 . Consultado el 16 de septiembre de 2008 .
15. Hamilton, Robert W. Jr; Powell, Michael R .; Kenyon, David J .; Freitag, M. (1974). "Descompresión de neón" . Tarrytown Labs Ltd NY . CRL-T-797 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
16. Personal (2007). Marcado y codificación por colores de cilindros de gas, quads y bancos para aplicaciones de buceo IMCA D043 (PDF) . Londres, Reino Unido: Asociación Internacional de Contratistas Marítimos . Consultado el 1 de febrero de 2016 . ^{[ enlace muerto permanente ]}
17. Universal Industrial Gases, Inc. (2003). "Procesos de separación de aire no criogénicos" . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
18. Fowler, B .; Ackles, KN; Porlier, G. (1985). "Efectos de la narcosis por gas inerte en el comportamiento - una revisión crítica" . Biomedicina submarina. Res . 12 (4): 369–402. ISSN 0093-5387 . OCLC 2068005 . PMID 4082343 . Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .   
19. Logan, JA (1961). "Una evaluación de la teoría de la profundidad del aire equivalente" . Informe técnico de la Unidad de Buceo Experimental de la Armada de los Estados Unidos . NEDU-RR-01-61 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
20. Berghage, TE; McCraken, TM (diciembre de 1979). "Profundidad del aire equivalente: realidad o ficción" . Submarina Biomed Res . 6 (4): 379–84. PMID 538866 . Consultado el 29 de agosto de 2008 . 
21. Hambre Jr, WL; Bennett, PB (1974). "Las causas, mecanismos y prevención del síndrome nervioso de alta presión" . Biomedicina submarina. Res . 1 (1): 1–28. ISSN 0093-5387 . OCLC 2068005 . PMID 4619860 . Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .   
22. "Conductividad térmica de gases y materiales comunes" . Caja de herramientas de ingeniería . Consultado el 18 de febrero de 2017 .
23. Ackerman, MJ; Maitland, G (diciembre de 1975). "Cálculo de la velocidad relativa del sonido en una mezcla de gases" . Submarina Biomed Res . 2 (4): 305–10. PMID 1226588 . Archivado desde el original el 27 de enero de 2011 . Consultado el 29 de agosto de 2008 . 
24. Manual de buceo de la Marina de los EE. UU. (7 ed.). Washington, DC: Gobierno de Estados Unidos. 1 de diciembre de 2016. págs. 2-15.
25. NAVSEA (2005). "Manual de limpieza y análisis de gases para aplicaciones de buceo" . Manual técnico NAVSEA . MANDO DE SISTEMAS MARINOS NAVALES. SS521-AK-HBK-010 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
26. Rahn, H .; Rokitka, MA (marzo de 1976). "Potencia narcótica de N 2 , A y N 2 O evaluada por el rendimiento físico de colonias de ratones a profundidades simuladas" . Submarina Biomed Res . 3 (1): 25–34. PMID 1273982 . Consultado el 28 de agosto de 2008 . 
27. D'Aoust, BG; Stayton, L .; Smith, LS (septiembre de 1980). "Separación de parámetros básicos de descompresión mediante alevines" . Submarina Biomed Res . 7 (3): 199–209. PMID 7423658 . Consultado el 29 de agosto de 2008 . 
28. Pilmanis, AA; Balldin, UI; Webb, JT; Krause, KM (diciembre de 2003). "Descompresión escalonada a 3,5 psi usando mezclas respiratorias de argón-oxígeno y oxígeno al 100%". Aviat Space Environ Med . 74 (12): 1243–50. PMID 14692466 . 
29. "Argón (Ar)" . Encyclopædia Britannica . Consultado el 14 de enero de 2014 .
30. Lambertsen, CJ (1971). "Toxicidad y tolerancia al dióxido de carbono" . Centro de Datos de Estrés Biomédico Ambiental, Instituto de Medicina Ambiental, Centro Médico de la Universidad de Pensilvania . Filadelfia, PA. Informe IFEM No. 2-71. Archivado desde el original el 24 de julio de 2011 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
31. Glatte, HA Jr; Motsay, GJ; Welch, BE (1967). "Estudios de tolerancia al dióxido de carbono" . Brooks AFB, Informe técnico de la Escuela de Medicina Aeroespacial de TX . SAM-TR-67-77. Archivado desde el original el 9 de mayo de 2008 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
32. Rosales, KR; Shoffstall, MS; Stoltzfus, JM (2007). "Guía para evaluaciones de compatibilidad de oxígeno en componentes y sistemas de oxígeno" . NASA, Informe técnico del Centro Espacial Johnson . NASA / TM-2007-213740 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
33. = Kizer, KW; Golden, JA (noviembre de 1987). "Neumonitis lipoidea en un buceador de abulón comercial" . Investigación biomédica submarina . 14 (6): 545–52. PMID 3686744 . Consultado el 2 de abril de 2013 . 
34. "Estándar de gas respirable del buzo y la frecuencia de exámenes y pruebas: hoja de información de buceo n. ° 9 (rev2)" (PDF) . Ejecutivo de Seguridad y Salud. Enero de 2018 . Consultado el 6 de octubre de 2018 .
35. Comité técnico conjunto SF-017, Buceo ocupacional (21 de diciembre de 2015). AS / NZS 2299.1: Operaciones estándar de buceo ocupacional de Australia / Nueva Zelanda 2015, Parte 1: Práctica operativa estándar .
36. Peate, Ian; Salvaje, Karen; Nair, Muralitharan (2014). Práctica de enfermería: conocimiento y cuidado . John Wiley e hijos. pag. 572. ISBN 9781118481363.
37. Martin, Lawrence (1997). Explicación del buceo: preguntas y respuestas sobre fisiología y aspectos médicos del buceo . Lawrence Martin. pag. H-1. ISBN 9780941332569.
38. Formulario nacional británico: BNF 69 (69 ed.). Asociación Médica Británica. 2015. págs. 217–218, 302. ISBN 9780857111562.
39. Organización Mundial de la Salud (2009). Stuart MC, Kouimtzi M, Hill SR (eds.). Formulario modelo de la OMS 2008 . Organización Mundial de la Salud. pag. 20. hdl : 10665/44053 . ISBN 9789241547659.
40. Jamison, Dean T .; Breman, Joel G .; Measham, Anthony R .; Alleyne, George; Claeson, Mariam; Evans, David B .; Jha, Prabhat; Mills, Anne; Musgrove, Philip (2006). Prioridades de control de enfermedades en los países en desarrollo . Publicaciones del Banco Mundial. pag. 689. ISBN 9780821361801.
41. Macintosh, Michael; Moore, Tracey (1999). El cuidado del paciente gravemente enfermo 2E (2 ed.). Prensa CRC. pag. 57. ISBN 9780340705827.
42. Dardo, Richard C. (2004). Toxicología médica . Lippincott Williams y Wilkins. págs. 217–219. ISBN 9780781728454.
43. Agasti, TK (2010). Libro de Texto de Anestesia para Posgrados . JP Medical Ltd. pág. 398. ISBN 9789380704944.
44. Rushman, Geoffrey B .; Davies, NJH; Atkinson, Richard Stuart (1996). Breve historia de la anestesia: los primeros 150 años . Butterworth-Heinemann. pag. 39. ISBN 9780750630665.
45. Organización Mundial de la Salud (2019). Lista modelo de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud: 21a lista 2019 . Ginebra: Organización Mundial de la Salud. hdl : 10665/325771 . WHO / MVP / EMP / IAU / 2019.06. Licencia: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
46. Wyatt, Jonathan P .; Illingworth, Robin N .; Graham, Colin A .; Hogg, Kerstin; Robertson, Colin; Clancy, Michael (2012). Manual de Oxford de Medicina de Emergencia . Oxford, Inglaterra: Oxford University Press. pag. 95. ISBN 9780191016059.
47. Miller, Ronald D. (2010). Erikson, Lars I .; Fleisher, Lee A .; Wiener-Kronish, Jeanine P .; Young, William L (eds.). Séptima edición de Miller's Anesthesia . Churchill Livingstone Elsevier. ISBN 978-0-443-06959-8.

Enlaces externos

• Medios relacionados con la respiración de gases en Wikimedia Commons
• Westfalen (2004). "Hoja de datos sobre Divox" (PDF) (en holandés). Westfalen. Archivado desde el original (PDF) el 24 de julio de 2011 . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
• Taylor, L. "Una breve historia del buceo con mezcla de gases" . Consultado el 29 de agosto de 2008 .
• OSHA. "Regulaciones de buceo comercial (estándares - 29 CFR) - Buceo con mezcla de gases - 1910.426" . Departamento de Trabajo de EE. UU., Administración de Salud y Seguridad Ocupacional . Consultado el 29 de agosto de 2008 .