La descompresión en buceo. Aproximación al cálculo

Las tablas de descompresión para el buceo ofrecen unas cifras dentro de la curva de seguridad y otras fuera. Los computadores de buceo nos dan indicaciones del tiempo que podemos seguir buceando sin entrar en paradas de descompresión y ambos métodos nos indican las paradas a realizar si decidimos salir de la curva de seguridad.

Tablas DCIEM: La línea gruesa negra indica la curva de seguridad. Por encima, los cuadros en naranja indican el máximo tiempo sin descompresión y los cuadros en verde los tiempos en lo que aún hay margen de seguridad.

Bien, es lo que necesitamos. Todos los buceadores sabemos lo que es la descompresión, o al menos eso creemos. En los cursos de buceo se nos enseña lo que significa la descompresión y se nos recomienda mantenernos siempre dentro de la curva de seguridad, es decir, realizar inmersiones en las que no es necesario realizar paradas de descompresión obligatorias antes de alcanzar la superficie. También se nos enseña, o al menos así debería ser, lo que son las paradas de descompresión y cómo se realizan.

Más adelante, en cursos más avanzados o de buceo técnico, se nos enseñan cálculos en tablas, para bucear con mezclas distintas al aire, para saber las equivalencias usando nitrox o el manejo de tablas para mezclas ternarias (trimix), así como el uso de los computadores de buceo adaptados a estas mezclas distintas al aire.

Sin embargo, a la pregunta de por qué la descompresión, cuál es el proceso y por qué se producen accidentes, pocos buceadores tienen una respuesta elaborada y clara, debido principalmente a que se les ha dado a conocer las nociones y los procesos, siguiendo luego los mismos de una forma mecánica e incluso a veces olvidando las explicaciones y quedando en la memoria sólo el que hay que bucear preferiblemente dentro de la curva de seguridad.

Trataremos, a través de una serie de entradas sobre la descompresión, de la que ésta es la segunda, de aclarar todo el proceso descompresivo y sus consecuencias. No entraremos en los procesos matemáticos para realizar las tablas, por su complejidad, pero sí daremos las bases de cómo se realizan, pero vayamos por orden y empecemos por un poco de historia.

Justin Main (unsplash)

Historia de la descompresión

El ser humano bucea desde que empieza su historia, quizás antes pero no lo sabemos con certeza. Muy probablemente ha habido accidentes de descompresión en su historia temprana, pero serían achacados a un “mal”, al destino o a la cólera de alguna divinidad.

Paul Bert, fisiólogo francés, fue el primero en describir la enfermedad descompresiva. Durante la construcción del puente de Brooklyn en el último cuarto del siglo XIX, murieron muchos operarios y otros muchos quedaron seriamente afectados por una enfermedad que se llamó “bends” (doblamientos en inglés) debido a que los operarios se doblaban por el dolor. Precisamente el ingeniero director de las obras fue uno de los tempranamente afectados, lo que le obligó a dirigir la obra desde su habitación, valiéndose de su esposa para transmitir sus instrucciones. También se llamó “la maladie des caissons” (la enfermedad de las cajas en francés), debido a que los operarios sufrían este mal tras haber estado trabajando a presión en las cimentaciones del puente, que las hacían en una especie de gran caja sumergida y con aire bombeado desde superficie para trabajar en seco.

Sección torres puente Brooklyn: Los espacios inferiores eran mantenidos en seco bombeando aire desde superficie. Así los operarios trabajaban en ambiente seco pero hiperbárico.

Pero fue John Scott Haldane, fisiólogo escocés, quien se ocupó de estudiar la enfermedad y buscar la forma de evitarla. Descubrió que era debida a la formación de burbujas de nitrógeno (gas inerte) en el torrente circulatorio, que se formaban por haber respirado aire a más presión, por lo que al despresurizar el nitrógeno entraba en ebullición formando burbujas que bloqueaban la circulación. A partir de ahí, dado que la fisiología humana es terriblemente compleja, trató de simular el conjunto de nuestro organismo en una reducción a 5 grupos de tejidos con velocidades de disolución distintas. Con esta simulación creó las primeras tablas de descompresión, en la que pautaba una despresurización lenta, haciendo paradas de descompresión según el grupo de sus cinco tejidos que alcanzaba el punto crítico de sobresaturación, a partir del cual se formarían las burbujas.

Representó un gran éxito pues la aparición de la enfermedad se redujo drásticamente. El sistema pasó a llamarse teoría de Haldane, fue adoptado por el ejército francés y luego por la Armada norteamericana, fue adaptado (con pequeñas modificaciones) por la US Navy para crear sus tablas de descompresión y posteriormente, con más modificaciones, para crear las tablas US Navy que conocemos hoy en día.

De hecho, puede afirmarse que su sistema es la base actual de todos los modelos de descompresión, ya que aunque los cálculos que él hizo están tan superados y modificados en las tablas actuales que apenas tienen relación con los originales, su teoría, reducir la fisiología humana a un pequeño número de compartimentos con los que se opera para calcular su velocidad de carga y descarga de gas inerte, es la que se emplea para calcular la descompresión por todas las tablas y ordenadores de buceo.

La historia de la descompresión y de su teoría es mucho más amplia de lo aquí descrito, pero hemos querido ofrecer sólo algunos datos puntuales porque queremos que estas entradas se centren en la teoría de la descompresión. Queda para más adelante ofrecer esta historia que, si alguno de vosotros, lectores, se anima a escribirla, con mucho gusto la publicaremos aquí.

Descompresión. La disolución del nitrógeno

Decimos nitrógeno como podemos decir el gas inerte o disolvente del oxígeno. Para que el gas se disuelva en un líquido tiene que entrar en contacto con el mismo. En el caso de nuestro cuerpo, el único lugar donde se produce el contacto gas-líquido, es en la membrana respiratoria.

Cuando inspiramos, el aire es conducido por nuestros bronquios hacia los extremos terminales, llamados bronquiolos, que acaban en una especie de racimo de saquitos llamado acino alveolar. Estas bolsitas son los alveolos y tenemos unos 700 millones de ellos en nuestros pulmones, lo que nos puede indicar lo pequeños que son. Los alveolos son una membrana muy fina, con unos poros de un tamaño que permite el paso de las moléculas de gas, pero no suficiente para las moléculas de agua, por lo que la membrana es impermeable al agua. Esta membrana está encapsulada por una red de diminutos vasos sanguíneos, que son los capilares alveolares, por donde circula la sangre que es impulsada por el ventrículo derecho de nuestro corazón. Pues bien, la fase membrana del capilar-membrana alveolar es donde se puede producir el intercambio gaseoso entre nuestra sangre y el interior de los alveolos. El conjunto de todos estos “contactos” es lo que se conoce como membrana respiratoria.

La respiración consiste en expulsar la mezcla de gases del interior de los alveolos al exterior, a través de la espiración, ingresando mezcla de gases del exterior, con otra composición distinta, a través de la inspiración. Este mecanismo consigue mantener la tasa de gases respiratorios (oxígeno y dióxido de carbono), a una presión parcial adecuada para que se produzca el intercambio necesario.

El nitrógeno no es un gas respiratorio, pero al estar presente en la mezcla también atraviesa la membrana respiratoria y se disuelve en la sangre. Normalmente apenas ocurre porque estamos saturados de nitrógeno, pero esto cambia cuando buceamos, ya que ingresamos aire a mayor presión, por lo que la presión del gas inerte en nuestros alveolos es superior a la tensión del mismo en nuestra sangre, luego fluirá hacia la misma disolviéndose en su seno. Como la sangre es un fluido circulante, saldrá del alveolo con mayor tensión de gas inerte, llega al corazón y éste, a través del ventrículo izquierdo, la impulsa hacia la circulación general. Cuando entre en contacto con cualquier grupo celular, al tener mayor tensión de gas que el líquido extracelular, el gas inerte se disolverá en dicho líquido debido a la diferencia de tensión (gradiente), por lo que esa sangre retornará a los alveolos con menos tensión de gas, lo que provocará que disuelva más a su paso de nuevo por ellos.

Así sucederá mientras la sangre pueda ceder gas al líquido extracelular debido al gradiente, lo que tardará mucho en suceder (24 horas o más), ya que ese líquido extracelular transfiere el gas, por gradiente, a su líquido circundante, a las membranas celulares (el nitrógeno es liposoluble) y de éstas al líquido del interior de nuestras células. O sea, a la totalidad de nuestros líquidos hasta que no haya gradiente de tensión. El proceso de difusión se produce tanto en serie como en paralelo y así lo contemplan los cálculos

Compartimentos en serie, paralelo e interconectados. By Peter Southwood (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons

Este proceso se invierte al ascender, cuando la tensión de gas en nuestra sangre es superior a la presión parcial del gas en nuestros alveolos, entonces la sangre libera gas a los alveolos y, en la circulación general, se disuelve gas en la misma debido a que ahora el gas tendrá menor tensión que el del líquido extracelular, por lo que difundirá a la sangre y sucederá lo mismo con el resto de los líquidos y tejidos donde se haya disuelto el gas, que el gradiente de tensión será en dirección opuesta, por lo que poco a poco se irá expulsando el gas sobrante (este proceso también tarda 24 horas o más en completarse).

La descompresión consiste en mantener una tasa de gas en sangre suficientemente baja como para que no se produzcan burbujas gaseosas que bloqueen nuestra circulación. Ya que eso provoca un accidente de consecuencias catastróficas, más o menos conocido y afortunadamente temido por los buceadores, ya que se insiste mucho sobre el tema en los distintos cursos de buceo. Además, debe ser suficientemente alta como para maximizar el proceso inverso descrito, es decir, la liberación del gas en sobresaturación al exterior a través de nuestra respiración. Ahora el problema pasa a ser cómo podemos controlar ese riesgo.

Mecanismos de descompresión

Las primeras tablas de descompresión que publicó Haldane en 1908 ciertamente constituyeron un éxito ya que casi eliminaron los problemas descompresivos en los trabajadores, pero a medida que se extendía el buceo se hizo patente la necesidad de nuevos cálculos. Los ejércitos adoptaron esas tablas pero sus necesidades eran mayores de los 20 metros aproximados de profundidad a la que se trabajaba en los puentes. Además, se hacía necesario realizar inmersiones sucesivas, es decir, en un plazo inferior a 12 horas desde la inmersión anterior. No fue hasta 1958 que se incorporaron cálculos para inmersiones sucesivas en las tablas US Navy.

A partir de la década de 1960 y sobre todo de 1970, con la difusión del buceo entre la población civil, ya superadas las restricciones económicas debidas a la guerra, el buceo era practicado por un creciente número de población, por lo tanto con condiciones fisiológicas distintas a las testadas por las tablas. Los militares eran personas en un rango concreto de edad, varones y con una buena forma física, pero al extenderse a la población, el rango de edad era mucho más amplio así como la forma física; no se limitaba el buceo a los varones ya que las mujeres lo practicaban igual y lo hacían también adolescentes y personas con vida sedentaria, por lo que se producían accidentes que indicaban la necesidad de revisar los procesos de descompresión.

Haldane estableció que el límite de gradiente del gas en la sangre, antes de formar burbujas, era 2, es decir, en nuestra sangre y tejidos podía haber una tensión de gas que fuera el doble que la presión ambiente sin que se produjera accidente. Ese dato lo obtuvo por observación, ya que los accidentes en los cajones no se producían cuando la profundidad de trabajo era de 10 metros o inferior. Su teoría implica que el punto crítico de sobresaturación es 2, por lo que las inmersiones a 10 metros de profundidad o menos no requerían paradas de descompresión, independientemente del tiempo de inmersión.

En inmersiones a más profundidad, se calcula la carga de nitrógeno en cada uno de esos 5 “compartimentos” en los que dividió el cuerpo humano, según la presión y el tiempo de exposición y al ascender, se calcula cuál de esos “compartimentos” alcanza primero el punto crítico de sobresaturación y a qué profundidad. Con esos datos se establece la primera parada de descompresión. Esa parada, deberá mantener al buzo en esa profundidad, liberando gas inerte mediante la respiración, hasta que la tensión de gas residual sea lo suficientemente baja como para subir 3 metros más, tanto por el compartimento que ha provocado la primera parada como por todos los demás compartimentos. El proceso se repite hasta llegar a superficie.

El proceso es complejo y había que simplificarlo, ya que debía ser utilizado por personas sin la formación científica o técnica suficiente. Por esa razón, se establecieron todos los parámetros en 10 y sus múltiplos, correspondiendo a saltos de 10 en 10 pies (3 en 3 metros). Así, se estableció la velocidad máxima de ascenso en 60 pies por minuto (18 metros por minuto) y las tablas con los tiempos de descompresión se hicieron para profundidades sucesivas en saltos de 10 pies (3 metros) a partir de los 10 metros de profundidad. Por esa razón la primera profundidad con paradas era de 12 metros (40 pies). En el resto de las explicaciones nos limitaremos al Sistema Internacional (metros), omitiendo las medidas en el Sistema Imperial (pies).

Leszek Czarnecki 2006. By Remigiusz Baliński, Bogusław Ogrodnik [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia

Para dar las cifras de descompresión en las tablas así, se normalizaron los saltos de tiempo de 5 en 5 minutos y de profundidad de 3 en 3 metros. Se calcula la cantidad de gas disuelta en cada uno de aquellos 5 compartimentos teóricos, en cada profundidad durante cada tiempo y, a la hora de ascender, se calcula cuál de los compartimentos va a alcanzar el punto crítico de sobresaturación y a qué profundidad, es decir, qué compartimento teórico alcanzará una tensión de gas inerte doble de la presión ambiente en algún punto del ascenso. Bien, pues a esa profundidad se establecía la parada pero en el múltiplo de 3 correspondiente. Es decir, si el compartimento en cuestión obligaba a una parada entre las profundidades de 3 y 6 metros, se indicaba parar a 6 metros para realizar la suficiente liberación de gas inerte mediante la respiración, para que ese “compartimento” y todos los demás perdieran suficiente cantidad de gas como para permitir el ascenso de 3 metros más, donde alguno alcanzaría el punto crítico de sobresaturación (recordemos que su valor es 2). Así es como se hicieron las tablas y casi es así como se hacen ahora, con la diferencia de que los tiempos están modificados, no se emplean 5 compartimentos teóricos sino muchos más y hay otros parámetros modificados, especialmente la velocidad de ascenso, para conseguir unas tablas más seguras. La siguiente pregunta será, lógicamente, qué son esos “compartimentos” y qué diferencia ofrecen las tablas actuales o los computadores de buceo, pero esa pregunta la contestaremos en una próxima entrega.

Damos aquí por concluido este post pero no la información a ofrecer respecto a la descompresión. En una próxima entrada daremos indicaciones sobre los cálculos que se realizan para los procesos descompresivos y su motivo, extendiendo el resto de la información sobre la descompresión en otros artículos posteriores. Esperamos que lo dicho hasta ahora os haya gustado. También esperamos vuestros comentarios, que nos indicarán si os parecen bien entradas como esta.

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5 Comentarios

  1. Cyberluke

    Increible artículo, al igual que el anterior. Aún debo leer los dos siguientes, pero espero que sigáis con este tipo de documentación.

  2. oscar royo

    Me ha parece una información muy interesante y necesaria, Creo personalmente, que la actual popularidad de las computadoras de buceo han facilitado tanto los cálculos de inmersión que muchos buceadores llegan a olvidar el proceso fisiológico que experimenta nuestro cuerpo en el medio hiperbarico, una lástima.

  3. Gonzalo

    Muy interesante de leer!!

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