Física

Física del buceo

Los elementos y sus factores

El agua y el calor

Cuando se calienta el agua, primero se debe usar una cantidad significante de calor para romper los enlaces de hidrógeno antes de que el calor pueda incrementar la energía cinética de las moléculas de agua.

El agua tiende a evaporarse muy lentamente. A este fenómeno se le conoce como tener un alto calor de evapora ración.

El alto calor de fusión lentamente significa que cuando se congela el agua, libera grandes cantidades de calor. El calor es la energía cinética total de las moléculas dentro de alguna masa, mientras la temperatura la temperatura es una media  del grado promedio del movimiento molecular dentro de una masa.

Para elevar la temperatura se requiere cuatro veces más calor para el agua que para el aire.

Para entender el efecto del calor sobre un buceador, se debe considerar el medio sobre el cual se transmite de lugar en lugar.

Dicha transmisión ocurre de tres maneras diferentes:

1° Conducción: Se refiere a la transmisión de calor por vía del contacto directo. La capacidad de calor de agua es mayor. El agua es 20 veces más conductor que el aire.

2° Convección: Involucra transmisión de calor por vía de fluidos. Cuando se calienta un fluido (gas o líquido), se hace más denso y sube. Así es reemplazado por un fluido mas frió.

3° Radiación: Se refiere a la transmisión de calor por vía de ondas electromagnéticas.

El agua y la luz

Solamente un 20% de la luz solar alcanza una profundidad de 10 mts. Esta se ve afectada por la turbiedad, difusión, absorción y refracción.

Turbiedad: Concentración relativa de partículas en suspensión.

Difusión: Fenómeno que define la dispersión y reflejo de la luz.

Absorción: Define el proceso de filtrado de las longitudes de onda y con ella la perdida de colores. Según la profundidad mayor absorción. El rojo es el primer color que tiende a desaparecer.

Refracción: Tendencia de la luz a flexionarse al pasar de un medio a otro, como el aire al agua. La luz viaja más rápida en el aire que en el agua, así que su ángulo cambia 90º cuando pasa del aire al agua.

En el viaje de la luz a trabes del agua (cristal de las gafas) aire y ojos, la luz se refracta debido a la densidad de todos y el resultado es que los objetos aparecen 4:3 más cercanos.

Como regla general para estimar una distancia, mientras más cercano un objeto, más posibilidades tiene que parezca más cercano de lo que está en realidad debido a la refracción.

Mientras más turbia esta el agua, más posibilidades tiene de que parezca más lejano de lo que está en realidad debido a la reversión visual.

Los  objetos de la magnificación de la refracción pueden no afectar a la distancia, si no al tamaño. El factor de magnificación puede hacer que aparezcan un 25% más grandes en lugar de más cercanos.

El agua y el sonido

Por su densidad el agua es un medio excelente para la transmisión del sonido. Es aproximadamente 4 veces más rápido que el aire.

Desde el punto de vista de la física pura, no es en realidad la densidad del agua lo que permite que se transmita el sonido. Su eficacia se basa en la elasticidad.

La alta velocidad del sonido en el agua hace que llegue a los dos oídos por igual y debido a ello sea indeterminada la dirección y procedencia del sonido.

Óptica

Bajo el agua todos los objetos se ven en proporción al tamaño y la distancia distorsionados por efecto óptico, 1/3 más grande y ¼ más cercano.

Distancia real (Dr) = Distancia estimada (De) : 0,75

Tamaño real (Tr) = Tamaño estimado (Te) : 1,33

Ejemplo: Un buzo ve un pez que aparentemente mide 50 cm., y se cree que esta a 4 mts. ¿Que tamaño tiene el pez y a qué distancia esta?

Tr = Ts : 1,33 ==> 50 : 1,33 = 37,59 mts.

Dr. = De : 0,75 ==> 4 : 0,75 = 5,33 mts.

Ejemplo: Un buzo observa la rejilla de un barco. Cree que esta a una distancia estimada de 5 mts. y de con un tamaño estimado de 4 mts.

Tr = Ts : 1,33 ==> 4 : 1,33 = 3,00 mts.

Dr = Ds : 0,75 ==> 5 : 0,75 = 6,66 mts.

Presión

La presión matemáticamente se puede expresar como:

Presión = Fuerza : Área

En el sistema métrico 1 Litro de agua pesa 1,03 Kg. Que en volumen equivale a 1000 cm3. 10 Mts. de agua salada ejercen la misma presión que la atmósfera, 1,03 Kg./cm2.

Terminología

            Presión Atmosférica: Es la presión ejercida por el peso de la atmósfera a nivel del mar.

            Presión Barométrica: Es sinónimo de la presión atmosférica solo que varia conforme a las condiciones ambientales como el clima.

            Presión Manométrica: Se define como la diferencia entre la presión atmosférica y la presión que se mide.

            Presión Absoluta: Es la presión total ejercida que usualmente se puede derivar al sumar la presión manométrica y la presión atmosférica.

Presión Ambiental: Es más o menos sinónimo de la presión absoluta. Significa presión en los alrededores:

Ejemplo: ¿Cuál es la presión ambiental cuando un buzo llega a los 24 Mts. en el océano?

Cualquier presión externa aplicada a la superficie del agua u otro líquido se transfiere igualmente en todas las direcciones.

En agua dulce la presión se incrementa a razón de 1 bar por cada 10mts.

En agua salada la presión se incrementa a razón de 1 bar por cada 10,3mts.

Gases

Gases que afectan al buceo:

Oxigeno: 20,94 %

Nitrógeno: 78,08 %

Dióxido de carbono: 0,03 %

Argón: 0,93 %

Gases raros (Monóxido de Carbono, Hidrogeno, Helio, Neón: 0,003 %

Consideramos el aire como:

Nitrógeno: 79 %

Oxigeno: 21 %

Nitrógeno (78,04%)

El más abundante de la atmósfera. Tiene efectos narcóticos al disolverse en los tejidos del cuerpo bajo presión durante una inmersión y debe mantenerse dentro de ciertos límites para evitar que se salga de disolución y que forme burbujas dentro del cuerpo (enfermedad descompresiva) cuando la presión se libera al final de la inmersión.

Oxigeno (21%)

También uno de los más abundantes de la tierra cuya abundancia depende principalmente del fitoplancton (dinoflagelados y diatomeas) que producen más del 85% del oxigeno del mundo.

Puede llegar a ser toxico bajo presión cuando se respira aire enriquecido o cuando se llega a profundidades a las que puede ocurrir la toxicidad.

Dióxido de Carbono (0,003%)

Los buzos se preocupan principalmente con el control del dióxido de carbono puesto que demasiado o demasiado poco puede provocar problemas fisiológicos.

Monóxido de Carbono

Se aconseja a los buzos evitar la inmersión con botellas de aire que tengan algún olor o sabor.

Helio

Se usa como sustituto del nitrógeno en mezclas de respiración. Estas mezclas son el Trimix (Helio, Oxigeno y Nitrógeno) y el Trimix (Helio y Oxigeno).

A extremas presi0ones el Helio se asocia a un fenómeno fisiológico llamado síndrome nervioso de la alta presión (HPNS) que provoca temblores musculares, mareo y nauseas.

Esto se contrarresta al poner parcialmente en la mezcla de respiración Nitrógeno. Para que la narcosis del Nitrógeno “tranquilice” el sistema nervioso.

Hidrogeno

El más ligero de todos los gases se considera la sustancia más abundante del universo.

Neón

Gas inerte, es un posible sustituto en el futuro en las mezclas respirables de gas. Sustituirá al Helio aunque debido a su mayor peso molecular no podrá usarse a tanta profundidad como este. Dificultaría la respiración.

Argón

Gas inerte, pesado y con propiedades narcóticas a 6 Mts. debido a su gran masa molecular se utiliza como aislante térmico en los trajes secos.

La conducta de los gases

La teoría cinética de los gases explica la conducta de los gases bajo condiciones variables de presión y temperatura. En ausencia mientras más calor se aplica, mas rápido se mueven las moléculas y con frecuencia golpean las paredes del recipiente. Sin embargo una molécula más pesada puede golpear el recipiente a una velocidad más lenta y ejercer la misma fuerza o presión que una más ligera a una velocidad más alta debido a su masa.

La teoría cinética de los gases afirma que cualquier gas a una temperatura dada es la misma que la energía cinética para el  mismo número de moléculas de cualquier otro gas a esa temperatura. Expresada matemáticamente,  la ley general de los gases.

Presión absoluta X Volumen = Nº de moles de gas X Constante Universal X Temperatura Absoluta

Constante absoluta = 8,314 julios por grados Kelvin (1 julio = 24 calorías)

P x V = Nº x Cu x T

 Leyes de física

Principio de Arquímedes

           

            Cualquier cuerpo total o parcialmente sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba, igual al paso del volumen del líquido desalojado.

La tendencia de las sustancias sólidas o liquidas para que floten o se hundan en el agua se mide como “gravedad especifica”.

Un objeto que flota se dice que tiene “flotabilidad positiva”. Uno que se hunde “flotabilidad negativa”, y uno que flota “flotabilidad neutra”.

Ejemplo: ¿Cuánta fuerza de flotabilidad debe aplicarse para hacer flotar un motor desde el fondo si tiene un peso fuera de 100 Kg.?

Peso fuera 100 Kg.

Desplazamiento: 20 lts.

Densidad del agua salada: 1,03 Kg. / Litro

1º – Peso de 20 lts. de agua salada: 20 x 1,03 = 20,6 Kg.

2º – Flotabilidad neutra del motor: 100 Kg. – 20,6 Kg. = 79,4 Kg.

3º – ¿Cuanta agua desplaza?: 79,4 : 1,03 = 77,1 lts.

4º – En la practica el buceador desplaza el agua añadiendo 77,1 lts. de aire al globo de elevación.

Ejemplo: Un buzo clásico tiene un peso real (Pr) de 170kg. Y tiene un volumen (V) de 185kg. ¿Qué escapulario debe tener para adquirir una flotabilidad negativa de 15 Kg.?

Peso aparente (Pa) = Volumen (V) – Peso real (Pr)

Pa = 185 – 170 = 15

Pa + 15 = 15 + 15 = 30kg.

Ejemplo: Un bloque de hormigón fondeado a 30mts. mide 1m³. Tiene una densidad de 3gr/cm³

Peso real = Volumen x Densidad

Pr = 1000 lts (1m3) x 3 = 3000 kg.

Pa = Emp – Pr ==> 1000 – 3000 = 2000 kg.

Ejemplo: Un bloque de 1m³ de hormigón hundido a 20 mts. de profundidad y con una densidad de 2’5 gr./cm³

Peso real = Volumen x Densidad ==> 1000 lts. X 2,5 gr/cm³= 2500 kg.

Pa = Emp – Pr ==> 1000 – 2500 = 1500 kg.

Ejemplo: Un buzo realiza una inmersión con un bibotella de 18lts. Cargado a 200bar. Cuando finaliza la inmersión su manómetro indica 50bar. ¿Cuál era la flotabilidad cuando se sumergió?

k = (18 x 2) x 200 = 36 x 200 = 7200lts.

Consumo ==> (18 x 2) x (200 – 50) = 36 x 150 = 5400 lts.

Pr = V x D ==>5400 lts. x 0,001293 = 6,98

6,98– 2 = 4,98 Kg. de flotabilidad negativa.

Ejemplo: Bibotella de 15 a 200. A la salida el manómetro marca 60 bar. Flotabilidad positiva 3 Kg.

K = V x Pc ==> (15 x 2) x (200 – 60) = 30 x 40 = 4200

Pr = V x d ==> 4200 – 0,001293 = 5,43

5,43 – 3 = 2,43 Kg.

Ejemplo: Un bloque de hormigón de 1 m³ con un calado de 0,8 m. Calcular Pa, Pr, d y la reserva de flotabilidad.

Pa = 0

Volumen sumergido = 0,8 m ==> 800 Lts.

Emp = Peso del fluido desalojado = 800 Kg. ==> Pr = 800 Kg.

P = V x d ==> Pa = 800 – 800 = 0

Reserva de flotabilidad = 0,2 x 1 x 1 = 0,2 m³

Ley de Boyle Mariote           

            Si la temperatura permanece constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta. Mientras que la densidad varia directamente a la presión absoluta.

Esta ley describe los motivos por los que se puede padecer una sobre presión pulmonar. Estas ocurren cuando la presión alveolar está entre 125 y 130mm/Hg.

Sobre presiones pulmonares:

– Enfisema subcutáneo

– Enfisema mediastínico

– Neumotórax

– Embolismo arterial gaseoso

Ejemplo: Supongamos que un volumen de 280 lts. Se lleva de la superficie a una profundidad de 30 mts. La presión absoluta es 4 atm. ¿Cuál será el nuevo volumen a 30 mts?

Matemáticamente la Ley de Boyle se expresa:

P x V = K o P1 x V1 = P2 x V2

Pasión absoluta X Volumen = K Constante

Esto quedaría así:

4 x V = 280

V = 280 : 4 = 70 lts.

Ejemplo: Un buzo que trata de rescatar un objeto situado a 26 mts. de profundidad en agua salada. Ya ha determinado que se requerirán 29 Kg. De fuerza de empuje para liberar el objeto del fondo. ¿Cuándo se expandirá el aire al salir a superficie?

Presión absoluta = 3,6 atm. (26 mts.)

Volumen requerido para levantar el objeto = 29 Kg. / 1,03 atm. (Peso de 1 lts. De agua   salada).

Presión de superficie = 1 atm.

P1 x V1 = K = P2 x V2

P1 x V1 = P2 x V2

3,6 am x (29 kg. : 1,03 kg.) = 1 atm x V2

V2 = (3,6 atm. x 28,1) : 1 atm = 101,16 lts.

A 3 atm., el suministro de aire durara 1/3 de lo que dura en la superficie; a 4 atm. Solamente ¼ y así sucesivamente.

Esto ayuda a los buzos a calcular su consumo. Sin embargo hay factores que afectan a las predicciones de consumo.

La velocidad de consumo de aire de un buzo puede cambiar drásticamente debido a factores como el frió o el estrés.

Un buzo rara vez permanece a la misma profundidad durante toda la inmersión.

Ejemplo: Un buceador con 6Lts. de capacidad pulmonar, se queda sin aire a 30Mts. de profundidad cuando en los pulmones le quedan 4lts. ¿En qué profundidad exacta se le romperán los pulmones sabiendo que soporta una presión alveolar de 125mm/Hg.?

30mts. x 4lts. = 1 x V2

V2 = (4 x 4) : 1 = 16

P1 = (16 x 1) : 6 = 2,66kg./cm2

2,6kg/cm2 = 16mts. de profundidad.

P1 x V1 = P2 x V2 == 4 x 4 = P2 x 6

P2 = (4 x 4) : 6 = 16 : 6 = 2,66 Kg/cm²

Ejemplo: Un coralero equipado con dos botellas de 18 Lts. cargados a 200 bar, se queda sin aire a los 50 mts. ¿A qué profundidad le marcara el manómetro 2 Lts?

P1 x V1 = P2 x V2

(50 mts) x (18 x 2) ==> P2 x [(18 x 2) + 2]

6 atm x 36 = P2 x (36 + 2)

P2 = (6 x 36) :38 = 5,68

m.c.a. = (5,68 – 1) x 10 = 46,8 mts.

Ejemplo: Tenemos fondeado un bloque de hormigón a 30Mts. El efecto succión del lodo es 1/10 parte del peso real. El bloque mide 1m3 y la densidad 3gr/cm3. Lo queremos sacar mediante un globo. El peso aparente del globo es de 20kg y suministran aire desde superficie.

A – Cantidad de aire que tienen que suministrar para que despegue del fondo.

B – Volumen del globo sabiendo que cuando este a 10mts. estará completamente lleno.

C – Cantidad de aire que pierde el globo cuando este en superficie

D – Numero de botellas de 10 litros a 200 bares necesarias para que el globo despegue del fondo.

E – Si el aire se suministra con una botella industrial de 50lts. a 200bar, cuanto marcara el           manómetro cuando el globo despegue.

A          P = V x D ==> V = 1m3 =1000lts. ==> P = 1000 x 3 = 3000kg.

Efecto succión 1/10

1/10 x 3000 = 300kg.

Pa = V – Pr ==> 3000 – 1000 = 2000kg.

Peso del globo = 20kg

2000 + 300 + 20 = 2320kg.

P1 x V1 = P2 x V2 ==> P2 = (4 x 2320) : 1 = 9280lts.

B          P1 x V1 = P2 x V2 ==> V2 = (4 x 2320) : 2 = 9280 : 2 = 4640lts.

C          9280 – 4640 = 4640lts.

D          K = 10 x 200 = 2000lts.

K globo = 4 x 2300 = 9200lts.

Nº de botellas = 9200 : 2000 = 4,6

5 botellas

E          K = 50 x 200 = 10000lts.

10000 – 9280 = 720lts.

K = V x Pc ==> Pc = 720 : 50 = 14,4 Kg./cm2

Ejemplo: Con las mismas incógnitas que en la pregunta anterior. Con la salvedad de cambios en la densidad que ahora será de 2,8gr/cm3 y la máxima cota alcanzada (m.c.a.) que ahora será de 40mts.

A          P = V x D ==> Pr = 1000 x 2,8 = 2800kg.

Pa = V – Pr ==> Pa = 2800 – 1000 = 1800kg.

Efecto succión 1/10

1/10 x 2800 = 280lts.

1800 + 280 + 20 = 2100kg.

P1 x V1 = P2 x V2 ==> V2 = (5 x 2100) : 1 = 10500lts

B          P1 x V1 = P2 x V2 ==> V2 = (5 x 2100) : 2 = 5250lts.

C          10500 – 5250 = 5250lts.

D          K = 10 x 200 = 2000lts.

K globo = 5 x 2080 = 10400lts.

10400 : 2000 = 5,2

6 botellas

E          K = 50 x 200 = 10000lts.

No se puede solo con una botella de 50lts. a 200kg/cm2

Ejemplo: Con las mismas incógnitas que en la pregunta anterior pero con densidad2,5gr/cm3,  sumergido a una profundidad de 30mts. y cuyo globo, al llegar en el ascenso a la profundidad de 20mts. se encuentra totalmente lleno.

A          P = V x D ==> Pr = 1000 x 2,5 = 2500kg.

Pa = V – Pr ==> Pa = 2500 – 1000 = 1500kg.

Efecto succión 1/10

1/10 x 2500 = 250lts.

1500 + 250 + 20 = 1770kg.

P1 x V1 = P2 x V2 ==> V2 = (4 x 1770) : 1 = 7080lts.

B          P1 x V1 = P2 x V2 ==> V2 = (4 x 1770) : 3 = 2360kg.

C          7080 – 2360 = 4720kg.

D          K = 10 x 200 = 2000lts.

K globo = 4 x 1750 = 7000lts.

7000 : 2000 = 3,5

4 botellas

E          K botella = 50 x 200 =10000

10000 – 7000 = 3000lts.

K = V x Pc  ==> Pc = 3000 : 50 = 60kg./cm2

Consumos

Estudios realizados sobre consumos en inmersión por buzos profesionales demuestran un consumo medio en superficie de 30lts./min. En buceo deportivo este consumo es menor por razones obvias, 20lts./min.

El esfuerzo y la labor a realizar aumentan los consumos. Por lo cual podemos decir que el consumo se expresa:

Consumo en el fondo = Presión absoluta x 30lts./min.

Consumo total en el fondo = Consumo en el fondo x Tiempo

Ejemplo:  ¿Cuánto consume un buzo a 40mts.?

Cf = Pa x 30lts./min.

Cf = 5 x 30 = 150lts.

¿Cuánto consumirá un buzo a 30mts. durante 60min.?

Cf = 4 x 30 = 120lts.

Cf = 60 x 120 = 7200lts.

Ejemplo: ¿Cuánto durara una botella de 18lts. cargada a 200 bares y estando a una profundidad de 30mts.?

Tiempo = Carga de la botella : Consumo

Carga = 18 x 200 = 7200lts.

Cf = 4 x 30 =120lts.

Tiempo = 7200 : 120 = 60min.

Consumo personal = Volumen x (Presión inicial – Presión final) : Presión absoluta x Tiempo

Cp = V x (Pci – Pcf) : Pa x T

Ejemplo: Con un equipo coralero y a 30mts. Teniendo un remanente final de 50 bares y durante 50min., ¿Cuál será el consumo personal?

Cp = [(18 x 2) x (200 – 50)] : (4 x 50) =

Cp = (36 x 150) : 200 ==> 5400 : 200 = 27lts./min.

Aplastamiento del pecho o las gafas

Aplastamiento del pecho = [Capacidad Pulmonar : (Volumen residual + Volumen gafas) – 1] x 10 =

Ap = [Cp : (Vr + Vg) – 1] x 10 =

Cp. = 6lts.

Vr. = 1,5lts.

Vg. = 0

Ap = [6 : (1,5 + 0)] – 10 = 4kg./cm2.

4 – 1 = 3

3 x 10 = 30mts.

Ejemplo: Un buceador en bañador tiene una capacidad pulmonar de 7 lts. y un volumen residual de 1,5lts. Su flotabilidad es positiva y tiene 2kg. Utiliza dos gafas cuyo volumen residual es Vg1 = 0,450 y Vg2 = 250. ¿Dónde alcanzara la flotabilidad nula? Y ¿A qué profundidad puede llegar con estas gafas e incluso sin ellas?

A          Pa = V – Pr

Pr = 7 – 2 = 5kg.

P1 x V1 = P2 x V2 ==> P2 = (1 x 7) : 5 = 1,4kg./cm2.

Máxima cota alcanzada = 1,4kg./cm2. = 0,40mts de profundidad.

B          Ap = [Cp : (Vr + Vg) –1] x 10 =

Ap = [7 : (1,5 + 0,45) –1] x 10 = [(7 : 1,95) – 1] x 10 = 25,89mts.

Ap = [7 : (1,5 + 0,250) – 1] x 10 = [( 7 : 1,75) – 1] x 10 =30mts.

Ap = [7 : (1,5 + 0) – 1] x 10 = 3,6 x 10 =36mts.

Ley de Charles Gay Lusac

Charles descubrió que si la presión de un gas se mantiene constante dentro de un recipiente, el volumen del gas se incrementa al incrementar la temperatura. Si el volumen permanece constante, la presión se incrementa cuando la temperatura se incrementa.

            El cambio en volumen o presión de un volumen de gas dado es directamente proporcional al cambio en la temperatura absoluta.

P x V = K x T

(P1 x V1) / T1 = K

(P1 x V1) : T1 = K = (P2 x V2) : T2

Ejemplo: Un cilindro de 12 lts. Llega a 52º mientras se llena a 200 bares. El tanque se utilizara en agua a 7º. ¿Cómo será la presión del tanque cuando el buzo entre en el agua?

P1 = 200 bar. + 1 bar. = 201 bar.

V1 = 12 lts.

T1 = 52ºc + 273ºk =325ºk

P2 = ? + 1 bar.

V2 =12 lts.

T2 = 7ºc + 273ºk =280ºk

(201 x 12) : 325 = ( P2 X 12) : 280 P2 = (201 x  12 x280) : (325 x 12)

(201 x 280) : 325 =173,16 = 173 bar.

P2 = 173 – 1 = 172 bares manométricos.

Ejemplo: Un buzo con narguile tiene un compresor con capacidad de 500 lts. / min. La temperatura en superficie es de 29ºc. El buzo trabajara a 55 mts. con una temperatura de 5ºc. ¿Cuál será la cantidad de aire que podrá suministrar el compresor a esa profundidad?

(P1 x V1) :  T1 = (P2 x V2) : T2

(1 bar x 500 lts.) : (29ºc + 273ºk) = (6,5 bar x V2) : (5ºc + 273ºk)

500 : 302ºk = (6,5 x V2) : 278ºk

V2 = (500 x 278) : ( 302 x 6,5)

V2 = 139000 : 1963 = 70,80 lts. / min.

Ejemplo: Con un equipo coralero (18 x 2) x 200, y con una temperatura de 47ºc. ¿Cuánto tiempo durara a 30mts. si el agua esta a 7ºc?

(P1 x V1) :  T1 = (P2 x V2) : T2

[(200 x (18 x 2)] : (273º + 47ºc) = [(P2 x V2)] : (273ºk + 7ºc)

(200 x 36) : 320ºk = (P2 x V2) : 280ºk

P2 x V2 = (200 x 36 x 280) : 320 = 2016000 : 320 = 6300lts.

6300 : 120 = 52,5min.

Ejemplo: La misma pregunta que antes pero con un bibotella de 15 x 200 y una temperatura en superficie de 37ºc. Bajamos a 40mts. con una temperatura en el fondo de 7ºc.

(P1 x V1) :  T1 = (P2 x V2) : T2

[(200 x (15 x 2)] : (273º + 37ºc) = [(P2 x V2)] : (273ºk + 7ºc)

(200 x 30) : 310ºk = (P2 x V2) : 280º

P2 x V2 = (200 x 30 x 280) : 310 = 1680000 : 310 = 5419,35

5419,35 : 150 = 36,12min

Buceo en altitud

El buceo en altitud requiere consideraciones especiales debido a que hay menos presión en el aire con la altura. Se puede calcular la presión absoluta con la siguiente formula. Restando 0,0035 atm. Por cada 300 mts. de altura hasta 3000 mts.

Ejemplo: Un buzo realiza una inmersión en un lago a 1800 mts. de altura. El profundimetro se ha ajustado para la altitud e indica 10 mts. ¿Si el buzo envía hacia arriba un globo con 1 lts. de aire, a cuanto se expandirá el volumen al llegar a la superficie?

(P1 x V1) :  T1 = (P2 x V2) : T2

P1 = 1 atm. + [1 – (1800 mts : 300) x 0,035)

P1 = 1atm. + (1 – 0,21) = 0,79 atm.

P1 = 1,79 atm.

(1,79 atm. X 1) : T1 = (0,79 x V2) x T2

V2 = (1,79 atm x 1) : 0,79 = 2,26 lts.

Calculo de la profundidad teórica.

Profundidad teórica = (Profundidad del agua x 760) : Presión barométrica =

Pte. = (Pro x 760) : Pbar. =

Ejemplo: 30/30 AF

Pte: (x 760) : Pbar = (30 x 760) :590 = 38,64 > 0,5  por exceso.

≤ 0,5 por defecto.

Tabulación 39/30

T = II (42/40)…N

Pro 3mts. = (3 x 590) : 760 = 2,32mts. → 3mts. → 26’

Pro 6mts. = (6 x 590) : 760 = 4,65mts. → 6mts. →16’

Pro 9mts. = (9 x 590) : 760 = 6,98mts. → 9mts. → 2’

Velocidad de ascenso = (9 x 590) : 760 = 6,98

Ejemplo: Pbar 610mmHg 39/40 AF

Pte = (39 x 760) : 610 = 48,59 mts = 49 mts

Tabulación 51/40 AF

T = II (54/50)…Z

P3 = (3 x 610) : 760 = 2,4mts. → 3mts. → 65’

P6 = (6 x 610) : 760 = 4,8mts. → 6mts. → 30’

P9 = (9 x 610) : 760 = 7,22mts → 9mts. → 19’

P12 = (12 x 610) : 760 = 9,63mts. → 12mts. → 9’

P15 = (15 x 610) : 760 = 12,03mts. → 15mts. → 2’

Ejemplo: Pbar = 666mmHg 36/30 AF

Tabulación

T = II (36/30) AF

3mts. → 25’

6mts. → 10’

Pr = (36 x 666) : 760 = 31,54mts. → 32mts.

Pr3 = (3 x 666) : 760 = 2,62mts.

Pr 6= (6 x 666) : 760 = 5,25mts .

Ejemplo: 588,90mmHg. 33/40 AF

Tabulación  T = II (36/50) AF

3mts. →31’

6mts. → 15’

588,90mmHg. → 2100mts.

Pr = (33 x 588,90) : 760 = 25,57mts. → 26mts.

Pr3 = (3 x 588,90) : 760 = 2,32mts.

Pr6 = (6 x 588,90) : 760 = 4,64mts.

Ley de Dalton           

            La presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de que se compone la mezcla.

Matemáticamente se expresa:

Presión parcial = Presión parcial 1 + Presión parcial 2 + …

Presión parcial = Presión total x % volumen 1

Ejemplo: ¿Cuál será la presión parcial del nitrógeno a 40 mts. si la mezcla está compuesta de 1% de CO2, 79% de N y 20% de O2?

Pp N a 40 mts. = Presión absoluta a 40mts. x % nitrógeno

Pp N = 5 x 0,79 = 3,95 atm.

Si es necesario se puede calcular la presión parcial en atm. Y luego convertirse a otras expresiones de presión.

Ejemplo: ¿Qué presión parcial de N en presión absoluta Kg./cm2?

3,95 atm. X 1,03 kg./cm2 = 4,06 kg./cm2

Ejemplo: Si no se puede superar una Pp N en inmersión de 5,6. ¿Cuál será la cota máxima para no superar la Pp?

5,6 = 0,79 x Pa

Pa = 5,6 : 0,79 = 7,08kg./cm2

Máxima cota alcanzada = 7,08 – 1 = 6,08

6,08 x 10 = 60,8 mts. de profundidad.

Ejemplo: El mismo problema anterior, pero sin superar la presión parcial de Oxigeno, Pp 1,6.

1,6 = (20,94 x Pa) : 100 ==> (1,6 x 100) : 20,94 = 7,64

m.c.a. = (7,64 – 1) x 10= 66,4  mts. de profundidad.

Ejemplo: Calcular la mezcla que te permita una inmersión a 200mts. sin superar una PpO2 de 0,21

A          PpO2 = (% : 100) x Pa ==> 0,21 = (% : 100) x 21

% = (0,21 x 100) :21 = 21 :21 = 1 %

B          Pa =PpO2 + PpHe

200 = 2 + 198

PpO2 =(1 : 100) x 200 = 2 Kg.

Ejemplo: ¿Qué es presión parcial de N2 en presión absoluta Kg./cm².?

3,95 atm x 1,03 Kg/cm² = 4,06 Kg/cm²

Equivalencia superficial:

Al comparar dos mezclas de gases, es posible comparar los efectos de un solo gas en la mezcla respirando a una profundidad en particular, con los efectos de ese gas en superficie.

En el buceo con aire enriquecido Nitros involucra la presión parcial del Oxigeno.

Sin título-1

Ejemplo: El aire está compuesto de:

O2: 20,94 %

N: 79 %

CO2: 0,03 %

Gases raros: 0,03 %

Pp = (% : 100) x Pa

Ejemplo: Calcular la Presión parcial de los gases de la atmosfera a 30 mts. de profundidad.

Pp O2= (20,94 x 4) : 100 = 0,83

Pp N = (79 x 4) : 100 = 3,16

Pp CO2 = (0,03 x 4) : 100 = 0,0012

Ejemplo:   La misma pregunta anterior, pero a 60 mts.

Pp O2= (20,94 x 7) : 100 = 1,46

Pp N = (79 x 7) : 100 = 5,53

Pp CO2 = (0,03 x 7) : 100 = 0,0021

Ley de Henry           

            La cantidad de un gas que se disuelve en un líquido a temperatura constante es directamente proporcional a la presión ejercida sobre él.

A la diferencia entre la presión parcial de los gases en contacto con un liquido y la tensión del gas dentro del liquido so conoce como “gradiente de presión”.

– En 1kg. De aire hay disuelto más o menos 1kg. De nitrógeno.

– El nitrógeno residual se aloja de 3 a 5 veces más en tejidos grasos (nervios y medula    espinal).

Ataque de presión Bends

Ataque de presión producido por una burbuja silente. Tapona una vena y la sangre al reaccionar, coagula alrededor de la burbuja. Por lo que si no es tratada puede cortar el riego sanguíneo en aquella zona que debiera oxigenar y finalmente acabar produciéndose una necropsia en dicha zona.

Teoría de Haldane (Jhon Scout Haldane)

Descubrió por experimentación que para que los tejidos del cuerpo humano se gasificasen o sufran ataques de presión. Se tenía que superar la relación 2 a 1 entre la presión del gas disuelto en los tejidos y el gas exterior.

Pérdida de conocimiento en aguas poco profundas, sincope.

Ejemplo: En una prueba de apnea un buzo con una capacidad pulmonar de 6lts. y un volumen residual de 1,5lts. Realiza una inmersión a 40mts. Dejando el fondo con una Pp de 0,42kg/cm2 y con una flotabilidad positiva de 2kg.

¿En qué profundidades tendrá flotabilidad positiva, nula y negativa? ¿En qué profundidad colocaremos a los buzos de seguridad?

1          P1 x V1 = P2 x V2

1 x 6 = P2 x 4

P2 = (1 x 6) : 4 =1,5 Kg./cm2

M.c.a. = (1,5 – 1) x 10 = 0,5 x 10 = 5mts

2          Si la pedida de conciencia se sitúa entre el 0,15 y el 0,12 de PpO2. A 40mts tiene una PpO2 de 0,42.

P1 x V1 = P2 x V2

5 x 1,15 =  P2 x 0,42

P2 = 0,75 : 0,42 = 1,78 kg./cm2

M.c.a. = (1,78kg./cm. – 1) x 10 = 0,78 x 10 = 7,8mts.

Colocación del buzo de seguridad.

3          P1 x V1 = P2 x V2

5 x 0,12 = P2 x 0,42

P2 = 0,6 : 0,42 = 1,42 kg./cm2.

M.c.a. = (1,42 Kg/cm² – 1) x 10 = 0,42 x 10 = 4,2 mts.

Temperaturas

Escala centígrada————– 0ºC ———-100ºC

Escala Reamar—————– 0ºR ———- 80ºC

Escala Farenjait—————- 32ºC ——– 212ºF

De Centígrados a reamar            ºC : 100 = ºR : 80

De Reamur a Farenjait          ºR :80 = (F – 32) : 180

De Centígrados a Farenjait    ºC : 100 = (F – 32) : 180

Ejemplo: Pasar 50º C a Reamar y Farenjait, y 40º C Reamar y Farenjait.

Reamur (50 x 80) : 100 = 40º R

Farenjait [(50 x  180) : 100] + 32 = 122º F

Reamur (40 x 80) : 100 = 30º R

Farenjait [(40 x  180) : 100] + 32 = 104º F

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