Un traje de presión es un traje de protección que usan los pilotos de gran altitud que pueden volar a altitudes donde la presión del aire es demasiado baja para que una persona desprotegida sobreviva, incluso respirando oxígeno puro a presión positiva . Dichos trajes pueden ser de presión total (es decir, un traje espacial ) o de presión parcial (como los usa la tripulación aérea ). Los trajes de presión parcial funcionan proporcionando contrapresión mecánica para ayudar a respirar en altitud.
Antecedentes [ editar ]
La región desde el nivel del mar hasta alrededor de 3.000 m (10.000 pies) se conoce como la zona fisiológicamente eficiente . Los niveles de oxígeno suelen ser lo suficientemente altos como para que los humanos funcionen sin oxígeno suplementario y la enfermedad por descompresión es rara.
La zona de deficiencia fisiológica se extiende desde 3.600 m (12.000 pies) hasta aproximadamente 15.000 m (50.000 pies). Existe un mayor riesgo de problemas como hipoxia , disbarismo de gas atrapado (donde el gas atrapado en el cuerpo se expande) y disbarismo de gas desarrollado (donde se pueden formar gases disueltos como nitrógeno en los tejidos, es decir, enfermedad por descompresión ). [1] Por encima de aproximadamente 10.000 m (33.000 pies) de mezcla respiratoria rica en oxígenose requiere para aproximar el oxígeno disponible en la atmósfera inferior, mientras que por encima de 12.000 m (40.000 pies) el oxígeno debe estar bajo presión positiva. Por encima de los 15.000 m (49.000 pies), la respiración no es posible porque la presión a la que los pulmones excretan dióxido de carbono (aproximadamente 87 mmHg) excede la presión del aire exterior. Por encima de los 19.000 m (62.000 pies), también conocido como límite de Armstrong , los fluidos de la garganta y los pulmones se evaporarán. Generalmente, se utiliza oxígeno al 100% para mantener una altitud equivalente de 3000 m (10000 pies).
Métodos de operación [ editar ]
Generalmente, los trajes de presión funcionan comprimiendo indirectamente el cuerpo humano o comprimiéndolo directamente.
Compresión indirecta [ editar ]
La compresión indirecta se realiza típicamente encerrando el cuerpo en una envoltura de gas. Para este tipo, el esfuerzo de diseño se centra en comprimir y contener el gas, a la misma presión alrededor del cuerpo a medida que el usuario se mueve, y en que la presión del gas o la envoltura del traje que lo encierra no restrinja el movimiento del cuerpo del usuario.
Mantener una presión de gas constante mientras el usuario se mueve es difícil, porque el volumen interno de un traje inflable de construcción simple cambiará cuando se flexionen las articulaciones del cuerpo. La presión del gas intenta constantemente empujar el cuerpo del usuario a una posición en la que el traje se ha inflado a su volumen máximo de aire. Moverse contra esta presión de gas puede ser muy difícil y muy agotador para el usuario del traje, lo que limita la cantidad de trabajo que se puede realizar con el traje.
Los trajes de compresión indirecta generalmente requieren estructuras mecánicas acanaladas complejas en las articulaciones, que crean pliegues o bolsillos flexibles pero inelásticos en la piel del traje que actúan para mantener un volumen de aire constante en el traje a medida que el usuario se mueve. Estos bolsillos existen en ambos lados de una articulación flexible y están diseñados para trabajar juntos en tándem, de modo que cuando se flexiona una articulación, los pliegues de un lado de la articulación se comprimirán y encogerán en volumen, mientras que los pliegues del lado opuesto lo harán. relajarse y expandirse en volumen. Las estructuras acanaladas suelen estar reforzadas con cables de alambre o correas de tela para limitar su movimiento y evitar modos de flexión inusuales que pueden rozar el cuerpo del usuario. Los cables de bisagra de alambre también restringen los complejos pliegues, que si se sueltan podrían desplegarse y extenderse hasta ser más de un metro más largos que el cuerpo del usuario.
Estas estructuras de juntas de volumen constante reducen en gran medida la fatiga del usuario para que no tenga que luchar constantemente contra la presión del traje.
Compresión directa [ editar ]
La compresión directa implica aplicar presión directamente al cuerpo humano utilizando el material del traje, generalmente sin ninguna envoltura de gas adicional alrededor del usuario, que en su lugar es proporcionada por una estructura de cabina rígida exterior que encierra a la persona.
Un método utilizado para esto se conoce como traje de cabrestante, que utiliza un tubo inflable compresible conocido como cabrestante, encerrado por tiras de tela alternas que se envuelven alrededor del tubo de aire y se unen a una tela inelástica que se ajusta perfectamente a la forma del cuerpo del usuario. .
Para proporcionar un ajuste ceñido personalizado al cuerpo del usuario, hay grupos de cordones a lo largo de cada extremidad. Las cremalleras también pueden correr a lo largo de una extremidad para dejar espacio para entrar en el traje. Para aplicar presión, se presuriza el tubo de cabrestante que se expande en diámetro y aplica presión a las tiras de tela. Luego, las tiras tiran del material del traje lateralmente más apretado alrededor del cuerpo del usuario.
Un problema con este diseño es que la tela del traje no puede proporcionar presión directamente al cuerpo humano en áreas con una superficie que se curva hacia adentro, alejándose de la tela del traje. Las ubicaciones con superficies de piel cóncavas se encuentran en la axila, detrás de las rodillas, la parte delantera y trasera de la región de la entrepierna y a lo largo de la columna.
Se pueden usar estructuras de vejiga de aire inflables o espuma expandida rígida moldeada, que encajan en estos espacios de la cavidad para proporcionar presión directa a la piel donde el material del traje no puede proporcionar ese contacto directamente.
Tipos [ editar ]
Los trajes de presión parcial solo presurizan ciertas partes del cuerpo. Solo pueden proporcionar protección hasta cierta altitud. [2] No brindan protección durante períodos prolongados a baja presión ambiental. [3] Los trajes de presión total presurizan todo el cuerpo. Estos trajes no tienen límite de altitud. [ cita requerida ]
Exposición al espacio sin traje espacial [ editar ]
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El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, a pesar de las descripciones contrarias en gran parte de la ciencia ficción popular . La carne humana se expande a aproximadamente el doble de su tamaño en tales condiciones, dando el efecto visual de un fisicoculturista [ cita requerida ] en lugar de un globo sobrellenado. La conciencia se conserva hasta por 15 segundos a medida que aparecen los efectos de la falta de oxígeno . No se produce ningún efecto de congelación repentina porque todo el calor debe perderse a través de la radiación térmica o la evaporaciónde líquidos, y la sangre no hierve porque permanece presurizada dentro del cuerpo, pero cuando las venas explotan, debido a que la carne se expande a aproximadamente el doble de su tamaño, la sangre, el contenido del estómago, el cerebro, el corazón, los globos oculares y los músculos comenzarán a hervir hasta que el cuerpo explota debido a la presión 0 en el espacio. El mayor peligro es intentar contener la respiración antes de la exposición, ya que la posterior descompresión explosiva puede dañar los pulmones. Estos efectos se han confirmado a través de varios accidentes (incluso en condiciones de gran altitud, espacio exterior y cámaras de vacío de entrenamiento). [4] [5]
La piel humana no necesita protección contra el vacío y es hermética a los gases por sí misma. [6] En cambio, solo necesita ser comprimido mecánicamente para mantener su forma normal. Esto se puede lograr con un traje de cuerpo elástico ajustado y un casco para contener los gases respiratorios, conocido como traje de actividad espacial .
Historia [ editar ]
URSS [ editar ]
En la URSS, el primer traje de presión completa fue diseñado por el ingeniero Ciann Downes en Leningrado en 1931. El CH-1 era un simple traje hermético a la presión con un casco que no tenía articulaciones, por lo que requería una fuerza sustancial para mover los brazos y las piernas cuando presurizado. Esto se remedia en juicios posteriores. El Instituto Central Aerohidrodinámico (TsAGI) llevó a cabo trabajos en trajes de presión completa durante 1936-41, y el Instituto de Investigación de Vuelo Gromov (LII) realizó un trabajo similar después de la Segunda Guerra Mundial . El LII produjo cuatro trajes de presión completa experimentales para tripulaciones aéreas, y en 1959 comenzó a trabajar en trajes de presión completa para vuelos espaciales. [7] Chertovskiy usó el nombre skafanderpara trajes de presión total, del francés scaphandre ("traje de buceo"); skafander se ha convertido desde entonces en el término utilizado por los rusos para referirse a los trajes de buceo o trajes espaciales estándar .
Haldane-Davis [ editar ]
En 1931, el estadounidense Mark Ridge se obsesionó con romper el récord mundial de altitud en un globo abierto en góndola. Reconociendo que el vuelo requeriría ropa protectora especializada, visitó el Reino Unido en 1933, donde se reunió con el fisiólogo escocés John Scott Haldane , quien había publicado un concepto para un traje de presión total de tela en la década de 1920. Los dos buscaron la ayuda de Robert Henry Davis de Siebe Gorman , el inventor del Davis Escape Set , y con los recursos de Haldane y Davis se construyó un prototipo de traje. Ridge lo probó en una cámara de baja presión a una altitud simulada de 50.000 pies. Sin embargo, no recibió apoyo para seguir trabajando y nunca hizo su intento de batir el récord mundial.
El 28 de septiembre de 1936 , el líder de escuadrón FRD Swain de la Royal Air Force estableció el récord mundial oficial de altitud a 49,967 pies en un Bristol Type 138 con un traje similar. [8]
Wiley Post [ editar ]
En 1934, el aviador Wiley Post , en colaboración con Russell S. Colley de BF Goodrich Company , produjo el primer traje de presión práctico del mundo. El cuerpo del traje tenía tres capas: ropa interior larga, una vejiga de presión de aire de goma y un traje exterior de tela de paracaídas de goma que se adjuntaba a un marco con articulaciones de brazos y piernas que permitían a Post operar los controles de la aeronave y caminar hacia y desde la aeronave. . Adjuntos al marco había guantes de piel de cerdo, botas de goma y un casco de aluminio y plástico con una placa frontal extraíble que podía acomodar auriculares y un micrófono de garganta. En el primer vuelo con el traje el 5 de septiembre de 1934, Post alcanzó una altitud de 40.000 pies sobre Chicago , y en vuelos posteriores alcanzó los 50.000 pies.
Segunda Guerra Mundial [ editar ]
En los EE. UU., Se hizo un gran esfuerzo en el desarrollo de trajes de presión durante la Segunda Guerra Mundial. Si bien BF Goodrich lideró el campo, otras compañías involucradas en dicha investigación incluyeron Arrowhead Rubber Co., Goodyear y US Rubber . La Universidad de Minnesota trabajó con Bell Aircraft y la Oficina Nacional de Normas de EE. UU . La Oficina de Normas y la Universidad de California actuaron como cámaras de compensación para distribuir información a todas las empresas involucradas. En la Segunda Guerra Mundial no se produjeron trajes de presión totalmente móviles efectivos, pero el esfuerzo proporcionó una base valiosa para el desarrollo posterior. [8]
Compañía David Clark [ editar ]
Después de la guerra, la Guerra Fría provocó una financiación continua del desarrollo de la aviación, que incluía investigaciones a gran altitud y alta velocidad, como el X-1 de NACA . James Henry, de la Universidad del Sur de California, ideó un traje de presión parcial que usa una máscara de oxígeno para proporcionar oxígeno presurizado, y la presión del gas también infla tubos de goma llamados cabrestantes para apretar el traje y proporcionar suficiente contrapresión mecánica para equilibrar la presión respiratoria necesaria para prevenir la hipoxia. a una altitud particular. La compañía David Clark brindó soporte técnico y recursos, y se probó un prototipo de traje a 90,000 pies simulados en Wright Field.en 1946. El diseño de Henry fue posteriormente desarrollado por la Compañía David Clark en el traje de vuelo S-1 y T-1 utilizado por los pilotos X-1. El X-1 fue sucedido por el Douglas Skyrocket , cuyo objetivo era superar Mach 2, y se requería un traje de presión mejorado. David Clark ganó el contrato en 1951 con su primer traje de presión completa, el Traje de presión completa Modelo 4; fue volado por primera vez en 1953 por el aviador del USMC Marion E. Carl, quien se convirtió en el primer aviador militar de los EE. UU. en usar un traje de presión completo, al mismo tiempo que estableció un récord mundial de altitud no oficial en el Skyrocket.
Goodrich Mk III y IV [ editar ]
Los requisitos de EE. UU. Para aviones de reconocimiento de gran altitud como el U-2 y los cazas para interceptar aviones soviéticos de gran altitud hicieron que la Marina de los EE. UU. Tuviera la tarea de desarrollar un traje de presión completo en la década de 1950. Trabajando con BF Goodrich y Arrowhead Rubber, la USN produjo una serie de diseños que culminaron en Goodrich Mk III y IV. Mientras destinados a uso en aviones, el Mk IV fue utilizado más tarde por la NASA con modificaciones para el Proyecto Mercury como la Armada Mark V . Al mismo tiempo, David Clark ganó el contrato para producir trajes para el proyecto X-15 ; sus trajes XMC-2 calificaron como los primeros trajes espaciales de EE. UU. [9]
RAF [ editar ]
El Instituto de Medicina Aeronáutica de la RAF y el Royal Aircraft Establishment desarrollaron un casco de presión parcial que se utilizó con un traje tipo cabrestante comprado en los EE. UU. Fue usado por Walter Gibb y su navegador para establecer un récord mundial de altitud el 29 de agosto de 1955 en un English Electric Canberra . Sin embargo, la evaluación del traje mostró que estorbaba al usuario y no se integraba bien con los sistemas de escape de la RAF. En cambio, la RAF IAM propuso un traje de cobertura mínima que proporcionaría una protección "abatida". La RAF nunca emitió un traje de presión parcial, prefiriendo en cambio usar pantalones anti-g junto con jerkins de presión (que aplicaban contrapresión mecánica al pecho del usuario).
Ver también [ editar ]
- Traje de vuelo
- Traje espacial
- Traje de contrapresión mecánica
- Marina Mark IV
- Traje ambiental
- Traje de personal de presión positiva
- Dive Bomber , película de 1941 con escenas que retratan el desarrollo del traje de presión.
- Horten_Ho_229 / Diseño_y_desarrollo
Notas [ editar ]
- ^ Consejos de salud de Altitude.org para escaladores.
- ^ Kozloski, Lillian D. (1994). Equipo espacial de EE. UU .: Equipando al astronauta . Prensa de la Institución Smithsonian. ISBN 0-87474-459-8.
- ^ Hoffman, Stephen. "Capacidades avanzadas de EVA: un estudio para el programa de concepto de sistemas aeroespaciales revolucionarios de la NASA" (PDF) . Houston, Texas: NASA. pag. 55. Archivado desde el original (PDF) el 27 de julio de 2011 . Consultado el 3 de abril de 2011 .
- ^ "Pregunte a un astrofísico, cuerpo humano en el vacío" . Imagine the Universe de la NASA . Consultado el 14 de diciembre de 2008 .
- ^ "Exposición al espacio exterior" . Maldita sea interesante . Consultado el 14 de diciembre de 2008 .
- ^ "El AZ de la piel - estructura y función de la piel" . Colegio de Dermatólogos de Australasia . Consultado el 23 de enero de 2020 .
La piel es un órgano que proporciona la envoltura protectora exterior para todas las partes del cuerpo.
Es el órgano más grande del cuerpo.
Es una barrera impermeable, hermética y flexible entre el medio ambiente y los órganos internos.
Mantiene estable el entorno interno de nuestro cuerpo.
- ^ Abramov, Isaak Pavlovich (2003). Trajes espaciales rusos . Saltador. págs. 5-13. ISBN 1-85233-732-X.
- ^ a b Thomas, Kenneth S .; Harold J. McMann (2005). Trajes espaciales de EE . UU . Birkhäuser. pag. 6. ISBN 0-387-27919-9.
- ^ Thomas, p. 10
Enlaces externos [ editar ]
 | Busque traje de presión en Wikcionario, el diccionario gratuito. |
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Trajes de presión . |
- Una tesis doctoral que ilustra la historia del traje de presión
- Equipo de protección del piloto en el sitio web de NPP Zvezda
- Soporte Vital Piloto en la aeronave U-2 / TR-1.
