Cómo se calcula la descompresión en buceo

Evitar el accidente de descompresión requiere un proceso descompresivo fiable. Revisaremos aquí la disolución y difusión del gas inerte en nuestro organismo y los métodos de cálculo que podemos emplear para dar con dicho proceso. Continuaremos aquí con la información ofrecida sobre la descompresión sobre la que ya hemos publicado anteriormente 2 artículos.

En la primera entrega (la descompresión en el buceo principios), hablábamos sobre los principios y en la segunda (aproximación al cálculo en la descompresión) ofrecimos un poco de historia y cómo se realizaron la primeras tablas de descompresión, creando una sistemática que sigue vigente hoy en día, aunque con notables diferencias que han permitido mejorar mucho la seguridad, como veremos.

By Shane T. McCoy (http://www.navy.mil/view_ahhphotos.asp?page=13) [Public domain], via Wikimedia Commons

Descompresión. Cómo se calcula la disolución del gas en la sangre

La ley de Henry nos indica que el gas inerte se disolverá en la sangre hasta un límite dependiente de la presión. La ley de Graham nos da alguna indicación de a qué velocidad pasará el gas a través de los poros de nuestra membrana respiratoria y a qué velocidad se difundirá por nuestra sangre, pero es una indicación poco útil ya que nuestra sangre es un líquido circulante, por lo que una hipotética gota de sangre disolverá gas a su paso por los alveolos a una velocidad determinada por el gradiente de presión y será sustituida por nuevas gotas de sangre que seguirán disolviendo gas.

Cuando a su paso por los diferentes tejidos de nuestro cuerpo esa gota vaya entregando gas, lo hará también por difusión, es decir, por gradiente de presión, pero es obvio que no entregará todo el gas, ya que cuando las tensiones se igualen la difusión cesa. Esa hipotética gota de sangre retornará a los alveolos con más tensión de gas de la que tenía en su contacto anterior, por lo que la velocidad de difusión será menor. Esta noción nos da la idea de que la velocidad de difusión es un valor en decrecimiento constante, por lo que necesitaremos algún recurso matemático para el cálculo de la cantidad de gas disuelto en un momento determinado.

Hay otro problema añadido y éste es mucho más difícil de solucionar, realmente imposible, como veremos. La sangre, en su circulación, llega a todo nuestro organismo. La función de la circulación es mantener las condiciones físico-químicas de los líquidos de nuestro organismo constantes y homogéneas, función que se llama homeostasis. Podríamos simplificar groseramente diciendo que la función de la circulación es batir todos nuestros líquidos para que su composición química sea homogénea en todo el organismo. Ahora bien, no todos nuestros grupos celulares tienen las mismas necesidades de forma simultánea, el gasto cardiaco sería terrible, por lo que el organismo tiene mecanismos para regular los grupos celulares que precisan riego. Los componentes reguladores más importantes son precisamente el oxígeno (vasoconstrictor) y el dióxido de carbono (vasodilatador). El sistema no puede ser más ingenioso: cuando la sangre llega, libera oxígeno luego los terminales arteriales (arteriolas) se cierran; cuando las células usan ese oxígeno para su metabolismo, liberan dióxido de carbono que abre las arteriolas para permitir la circulación y por lo tanto la renovación.

El mecanismo es estupendo y eficiente, desde luego, pero convierte cualquier intento de cálculo en una meta imposible si queremos una mínima exactitud, ya que las variables puede decirse que son  infinitas. No sabemos cuántas células tenemos pero algunos cálculos sitúan esa cifra promedio en de 50 a 100 billones (con b). O sea, imposible de calcular, ya que cada grupo, formado por unas pocas células, obtendrá un aporte sanguíneo equivalente a su acción metabólica en cada momento.

Así que en resumen se nos presentan dos problemas para el cálculo: uno de ellos es la velocidad de difusión en variación continua y otro la carga total, con muchos miles de millones de variaciones posibles. También existe el problema de saber cuál es el punto crítico de sobresaturación realmente, ya que la sangre es un líquido en movimiento y con turbulencias, pero primero veamos cómo podemos resolver los dos primeros problemas.

Los semiperíodos para resolver el cálculo de la descompresión

La forma más adecuada para calcular el tiempo necesario para la saturación de un líquido de gas mediante la difusión es el método de los semiperíodos, veamos:

Tenemos un líquido saturado de nitrógeno al nivel del mar, luego la tensión de nitrógeno en su interior es 0’8 bar, al igual que la presión parcial de nitrógeno en el aire (0’8 bar). Si aumentamos la presión ambiente a la equivalente, por ejemplo, a 40 metros de profundidad, (5 veces más), la presión parcial del nitrógeno en el ambiente pasará a ser de 4 bares (0’8×5), por lo que debido al gradiente, se disolverá más nitrógeno en el líquido y a medida que se disuelve aumenta la tensión de gas en el líquido, por lo que disminuye el gradiente luego disminuye la velocidad de difusión.

El líquido tiene que absorber un total de 3’2 bar de nitrógeno para igualarse con el ambiente, la mitad de 3’2 es 1’6, luego cuando el líquido tenga una tensión de gas de 2’4 bar (0’8 iniciales más 1’6 que ha disuelto), podemos afirmar que ha disuelto la mitad del total de gas que va a disolver. Vamos a suponer, por ejemplo, que ha tardado 20 minutos, luego según este proceso matemático su semiperíodo es de 20 minutos. Eso quiere decir que tardará otros 20 minutos en disolver la mitad del gas que le quede pendiente de disolver. Ahora su tensión es de 2’4 bar mientras que la presión parcial del ambiente es de 4 bar, la diferencia es 1’6 y la mitad de 1’6 es 0’8, por lo que transcurridos otros 20 minutos habrá disuelto esos 0’8 bar y su tensión pasará a ser de 3’2 bar. El proceso se repite pero ahora con esos 0’8 bar de diferencia por lo que transcurridos otros 20 minutos su tensión pasará a ser 0’4 bar mayor (0’8/2), luego de 3’6 bar. Así se repiten los cálculos hasta que la tensión ronde o supere el 99% de la final, que se considera ya saturado. Resumiendo:

En los primeros 20 minutos su tensión pasa de 0’8 a 2’4 bar.
En los siguientes 20 minutos (total 40 minutos) su tensión pasa de 2’4 a 3’2 bar.
En los siguientes 20 minutos (total 60 minutos) su tensión pasa de 3’2 a 3’6 bar.
En los siguientes 20 minutos (total 80 minutos) su tensión pasa de 3’6 a 3’8 bar.
En los siguientes 20 minutos (total 100 minutos) su tensión pasa de 3’8 a 3’9 bar.
En los siguientes 20 minutos (total 120 minutos) su tensión pasa de 3’9 a 3’95 bar.
Luego a las 2 horas (120 minutos), tras 6 semiperíodos consecutivos,  ese tejido está saturado en un 98’75% por lo que podemos decir que está prácticamente saturado

Como podemos ver, este proceso matemático nos permite saber en cada período temporal la cantidad de gas disuelta en el líquido según la presión ambiente. Por supuesto son cálculos que ahora se encargan los computadores de hacerlos. Hemos empleado un ejemplo simple con un solo ejemplo de semiperíodo y una profundidad exacta, sin variación y que da números fáciles de calcular incluso de cabeza. Todos sabemos que la realidad es más compleja, pero los computadores la resuelven muy bien, debido a su extraordinaria velocidad de cálculo.

Este mismo sistema es el que se emplea para hacer el cálculo de la desaturación, es decir, del ascenso. A medida que ascendemos se pierde presión ambiente, por lo que el líquido igualará su tensión con la del ambiente en una profundidad determinada, dependiendo de la cantidad de gas que haya disuelto cuando estaba insaturado. Al continuar el ascenso, el líquido pasará a tener más tensión que la del ambiente, por lo que el proceso se invertirá. Ahora es el líquido el que cede gas al ambiente debido al gradiente de presión. El proceso de cálculo de pérdida del gas se hace igual, a través de su semiperíodo y del gradiente de tensión alcanzado respecto a la nueva presión ambiente.

Si utilizamos como ejemplo el mismo tejido anterior, de semiperíodo 20’ y nuestra inmersión ha durado 40 minutos, iniciaremos el ascenso con una tensión de 3’2 bar en ese tejido. Si podemos soportar una tensión crítica de sobresaturación de 2, significa que podemos ascender hasta una presión ambiente de 1’6 bar de nitrógeno (3’2/2=1’6). Esa presión parcial la tenemos a 10 metros de profundidad, luego tendremos que hacer una parada de descompresión a 12 metros (recordemos que las paradas son a profundidades múltiplos de 3) y perder nitrógeno respirando hasta que la tensión en ese tejido sea el doble de la presión a 9 metros, nuestra siguiente parada, o sea, el doble de 1’52 (0’8×1’9=1,52), por lo que subiremos a 9 metros cuando la tensión de gas en ese tejido disminuya a 3’04 bar.

Así se repiten los cálculos, por lo que subiremos a 6 metros cuando en ese tejido hipotético se alcance una presión de 2’56 bar (0’8*1.6*2=2’56); subiremos a 3 metros cuando se alcance una presión en ese tejido de 2’08 bar (0’8*1’3*2=2’08). Por último ascenderemos a la última etapa, a 0 metros, es decir, superficie, cuando la tensión en ese tejido sea de 1’6 bar, luego llegaremos a superficie en nuestro punto crítico de sobresaturación.

Tejidos empleados para el cálculo de la descompresión

Realmente no me gusta emplear el término tejidos pero es el que se conoce normalmente para identificar lo que voy a describir. No me gusta porque me he encontrado con muchos buceadores (incluso instructores) que lo confunden con tejidos reales del cuerpo humano, es decir, con las diferentes estructuras celulares (tejidos) que conforman nuestros diferentes órganos, veremos que no es así, ya que no son más que hipótesis, algo que podríamos llamar “tejidos hipotéticos”.

Adjuntamos un gráfico de ejemplo de un perfil teórico de inmersión con trimix. Con este gráfico no queremos dar información de los tiempos sino que el lector observe el comportamiento curvo de la disolución en inmersión y también el comportamiento curvo de la pérdida de gas inerte en el ascenso y descompresión. Atención: esta inmersión teórica es desaconsejable por no contemplar algunos parámetros de seguridad muy importantes. Sólo vale para mostrar las curvas.

By Pbsouthwood (Based on data from Eric Maiken 2004) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

John Scott Haldane, a comienzos del siglo XX, se encontró con este problema irresoluble por lo que decidió dividir todo el conjunto del cuerpo en 5 compartimentos distintos, aplicando a cada compartimento un semiperíodo teórico. El semiperíodo más corto que empleó era de 5 minutos y el más largo de 80 minutos, escalando los tiempos pero no de forma lineal, dando más prioridad a los más rápidos, es decir, a los 3 primeros semiperíodos. Funcionó, luego el sistema parecía ser válido. Como ya hemos indicado, Haldane estableció que había que detenerse para perder gas cuando cualquiera de sus compartimentos teóricos alcanzara una relación de presiones de 2 a 1 con respecto al ambiente, es decir, el doble, por eso su punto crítico de sobresaturación lo estableció en 2. En esa parada de descompresión, establecía el tiempo suficiente de pérdida de nitrógeno a través de la respiración, para que todos los compartimentos teóricos permitieran el ascenso de 3 metros sin sobrepasar el punto crítico de sobresaturación. Por supuesto, el buceador debía estar detenido a esa profundidad exacta, medida a la altura del pecho.

Y así se calcula la descompresión. También hemos indicado que el modelo de Haldane tuvo algún fallo desde el principio, fallos que se extendieron a medida que se aplicaba a un mayor número de buceadores. La US Navy extendió el número de compartimentos teóricos (tejidos) a 6, empleando un semiperíodo  de 120 minutos para el más largo y rehaciendo las tablas de descompresión con respecto a estos nuevos cálculos.

En 1958 se introdujeron los cálculos para realizar inmersiones sucesivas, pero fue la popularización del buceo entre la población civil la que despertó el interés de empresas y de organizaciones no militares para mejorar la seguridad en el buceo, como respuesta a los “accidentes inexplicados” que se producían, es decir, accidentes de descompresión después de inmersiones en las que se han respetado todos los parámetros de velocidad de subida y tiempos de descompresión.

Avances en el cálculo de la descompresión

Los conceptos teóricos desarrollados por Haldane se han dado por válidos, por lo que la mejora de la seguridad parece que tiene que pasar por la alteración de los parámetros empleados. No voy a detallar todas las correcciones que se han realizado salvo dos, por su destacada importancia. Se ha ampliado el número de compartimentos teóricos, se han alterado los tiempos medios de saturación (semiperíodos), se ha alterado la velocidad máxima de ascenso, etc. Al principio las investigaciones eran puramente teóricas, ya que sólo se podía saber la bondad de las alteraciones aplicadas a través del cómputo de los accidentes inexplicados (si descendían o no).

Se ha alterado el punto crítico de sobresaturación. Si observamos las tablas ACUC basadas en las DCIEM (Defence and Civil Institute of Environmental Medicine), veremos que la primera profundidad a la que empiezan las paradas de descompresión según el tiempo, es de 9 metros. Eso es debido a que están calculadas con un punto crítico de sobresaturación de 1’7, luego a partir de 7 metros contemplan descompresión. Como las tablas están tabuladas de 3 en 3 metros, si buceamos a, por ejemplo, 8 metros, debemos acudir a la descompresión para 9 metros. Estas tablas ACUC contemplan un modelo de perfusión lineal. Las US Navy sólo contemplaban paradas de descompresión a partir de 10 metros pues su punto crítico de sobresaturación es 2. Reducir el punto crítico de sobresaturación ha demostrado ser una excelente estrategia para minimizar la aparición de accidentes de descompresión inexplicados.

Otro proceso de cálculo que ha significado un gran avance en la seguridad de la descompresión ha sido el realizado por el equipo del Dr. Albert Buhlmann. Hacia 1970 el capitán Robert Workman estableció lo que llamó (y se llama ahora) el valor M. Trabajos similares eran desarrollados por el profesor Buhlmann y desembocaron en 1984 en la publicación de su libro “Dekompression – Dekompressionkrankheit” que describía cómo calcular la descompresión. El

By Pbsouthwood (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

La velocidad máxima de ascenso se establece en 10 metros/minuto. Reducir la velocidad de ascenso ha demostrado también ser una excelente estrategia para minimizar la aparición de accidentes de descompresión inexplicados.

Una línea de investigación que ha contribuido de forma especialmente notable a comprender (sería más adecuado emplear el término “medio comprender”) los procesos de descompresión ha sido el empleo de un detector doppler de burbujas mediante ultrasonidos. El aparato emite ultrasonidos que, al contactar con una burbuja de cualquier tamaño, devuelve el sonido con una alteración conocida. El sistema permite así detectar incluso las llamadas burbujas silentes o burbujas asintomáticas. Estas microburbujas tienen un tamaño tan pequeño que circulan por cualquier vaso, por lo que no producen síntomas de accidente (no provocan el accidente). No obstante, el mejor conocimiento de la teoría de burbujas desde finales de la década de los 80, permite la suposición de que un aumento en el número de estas microburbujas se convierte en una mayor probabilidad de la formación de burbujas sintomáticas y del accidente por lo tanto. Tales aumentos de burbujas silentes han sido encontrados especialmente en inmersiones sucesivas y, desde luego, en inmersiones de las llamadas con perfil hoja de sierra. Se llaman así a las inmersiones en las que se efectúan ascensos y descensos. Por eso se recomienda bajar a la máxima profundidad e ir subiendo de cota en la inmersión, sin realizar nuevos descensos durante el tiempo de inmersión. Estas inmersiones con perfil de hoja de sierra han dado muchos accidentes de descompresión a pesar de seguir las indicaciones de las tablas o el computador.

DAN (Divers Alert Network) ha realizado y realiza un importante esfuerzo en la investigación del buceo recreativo. Ha creado un programa de investigación usando miles de individuos entre buceadores, sin elegirlos por rango de edad, sexo, forma física ni parámetro alguno. En la muestra están representados menores, jóvenes, adultos y de mayor edad de ambos sexos, personas con sobrepeso, con alguna dolencia no excluyente del buceo… en definitiva, una amplia muestra del conjunto real de buceadores recreativos. Realizan sus inmersiones recreativas reales con su propio ordenador o tablas (lo que usen), pero llevando otro ordenador de DAN aunque con la pantalla inutilizada y las alarmas eliminadas, por lo que no pueden usar el ordenador de DAN para regular su inmersión. Tras la inmersión se someten al detector doppler de microburbujas, se anotan los datos biométricos del buceador, otros datos personales que se les pide, así como los datos de la inmersión registrados por el ordenador de DAN y todo ello, junto con los datos del detector doppler se envía a DAN para su procesamiento. Este programa está aún en marcha, ha dado datos significativos y se convertirá en una muy valiosa información para el avance en la seguridad de los programas de buceo recreativo.

Damos aquí por concluido este post pero no la información a ofrecer respecto a la descompresión. En próximas entradas seguiremos hablando de la seguridad en la descompresión, la descripción del accidente y otros asuntos relacionados que se nos puedan ocurrir o que tú, lector, nos solicites, por lo que te invitamos a que contactes con nosotros y nos transmitas tus intereses. También esperamos vuestros comentarios, que nos indicarán si os parecen bien entradas como esta.

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