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  • Tracy Gunn

Comprensión sobre el agua, el calor, la luz, el sonido y los gases en Física IDC Dive Theory

Updated: Jan 9

En esta parte final de nuestra serie sobre física IDC, hablaremos sobre el agua, el calor, la luz, el sonido y los gases y cómo te afectan mientras buceas.


Agua, el compuesto milagroso. Hay tantos rasgos inusuales que hacen de este, literalmente, el más importante del planeta. Donde dos elementos altamente reactivos se forman para crear algo mágico: H2O.




LAS PROPIEDADES ÚNICAS DEL AGUA


  • El agua es polar



Todos conocemos la hermosa forma del agua: H2O. Es la forma que determina el agua, con dos átomos de hidrógeno en un lado y un átomo de oxígeno en el otro, como se ve arriba. En general, el agua es neutra, pero un extremo (el extremo del hidrógeno) es ligeramente positivo y el otro extremo (el oxígeno) es ligeramente negativo. Esto hace que el agua sea una molécula polar y es debido a este enlace que el agua tiene sus propiedades únicas.



  • El agua es un excelente solvente

Por suerte para nosotros porque nuestra vida depende de ello. La capacidad del agua para disolver muchas sustancias polares e iónicas la hace fundamental para la vida. Casi todas las formas de vida dependen del agua para transportar nutrientes y gases a sus células y eliminar los desechos. Es el componente principal de la sangre y es crucial para muchos procesos, desde el uso de energía hasta la reproducción.

De nuevo, por suerte para nosotros, muchas sustancias NO se disuelven en agua. Si lo hicieran, no habría vida porque no seríamos capaces de formar estructuras celulares.

Las moléculas no polares como el aceite y la grasa carecen de cargas positivas o negativas parciales y, como tales, no son atraídas por las moléculas de agua. Esta es la razón por la que el aceite se separa en el agua. Los compuestos del jabón se unen con moléculas polares y no polares y es este enlace el que permite que el agua elimine la suciedad.


  • El agua tiene una alta capacidad calorífica

Las moléculas polares del agua le permiten tener una de las capacidades caloríficas más altas de todas las sustancias naturales. La capacidad calorífica es la medida de la cantidad de calor que se debe sumar o restar para que cambie de temperatura en cierta cantidad. El aire tiene una baja capacidad calorífica y es por esta razón que una temperatura agradable del aire rápidamente se volverá incómoda en el agua. El aire no aleja el calor de su cuerpo tan rápido como el agua. Para elevar un volumen de agua a una temperatura específica, se necesitarán un 3200 veces más calor que para el mismo volumen de aire.

Debido a que se necesita mucha energía para elevar un grado la temperatura del agua significa que el agua puede ayudar a regular la temperatura en un ambiente. Un estanque, por ejemplo, podrá tener una temperatura relativamente constante de día a noche, independientemente de los cambios en la temperatura atmosférica.

En una escala mayor, el agua juega un papel crucial en la regulación del clima mundial. Las corrientes principales ayudan a moderar la temperatura al transportar el calor desde las regiones ecuatoriales más cálidas hacia las regiones polares más frías.


  • El agua tiene un alto calor de vaporización

Se requiere una cantidad significativa de calor para romper los enlaces polares del agua antes de que el calor pueda aumentar la temperatura del agua. Debido a estos enlaces polares, el agua se evapora más lentamente que cualquier otro líquido común. Esto se conoce como tener un alto calor de vaporización porque se debe usar suficiente calor para romper los enlaces polares. Los humanos y otros animales utilizan este fenómeno para refrescarse. El agua se convierte en vapor cuando se alcanza el calor de vaporización. El agua del sudor absorbe el exceso de calor corporal y se libera a la atmósfera. Esto se conoce como enfriamiento por evaporación.

El agua también tiene un calor latente de fusión, lo que significa que cuando el agua se congela, libera grandes cantidades de calor y cuando el hielo se derrite, absorbe grandes cantidades de calor.



  • El agua tiene propiedades cohesivas y adhesivas


Estos enlaces polares mencionados anteriormente hacen que la superficie del agua sea ligeramente cohesiva, por lo que resiste la separación y la penetración. Es esta tensión superficial la que mantiene unidas las gotas de agua y es lo suficientemente fuerte como para "flotar" ciertos insectos u objetos mucho más densos que el agua. Desafortunadamente, se sabe que los contaminantes rompen la tensión superficial.

El agua también tiene propiedades adhesivas. Esta propiedad le permite adherirse a sustancias distintas de sí mismo. Estas propiedades permiten el transporte de fluidos en muchas formas de vida. Los nutrientes pueden ser transportados contra la fuerza de la gravedad, hasta la copa de un árbol.

La cohesión es una atracción hacia moléculas similares: agua a agua.

La adhesión es una atracción a moléculas diferentes - agua a vidrio


  • El agua es menos densa como un sólido que como un líquido


Una propiedad que está lejos de ser típica es la densidad del agua cuando se congela. La mayoría de las sustancias líquidas se vuelven más densas cuando se enfrían y eventualmente se vuelven sólidas. Estos sólidos son aún más densos y se hunden, acumulándose en el fondo y el líquido se solidifica de abajo hacia arriba.

Afortunadamente, el agua no hace esto. A medida que se enfría, se vuelve más denso, pero cuando la temperatura baja a 4ºC/39ºF, el agua comienza a solidificarse en hielo. A medida que se congela, las moléculas polares obligan a las moléculas a formar una estructura cristalina que las separa más que cuando el agua está en estado líquido. Esto significa que el agua es menos densa en su forma sólida (hielo) que en su forma líquida y por eso el hielo flota.

¿Por qué es genial? Porque es una gran influencia en el clima del mundo. El hielo flotante aísla y retiene el calor en el agua debajo. Esto ralentiza el proceso de congelación. Evita que los estanques, lagos y océanos se congelen para que la vida pueda continuar prosperando debajo. Si el hielo se hundiera en lugar de flotar, los océanos podrían congelarse y la mayor parte del agua de la Tierra podría congelarse.


  • Estratificación de densidad

Hasta su punto de congelación, el agua líquida se comporta como un líquido típico, lo que significa que se vuelve más densa a medida que se enfría. El agua se forma en capas de diferentes densidades que se vuelven más frías a medida que aumenta la profundidad. Esta formación de agua en capas se conoce como estratificación por densidad. A medida que desciende de una capa a otra, puede experimentar descensos bruscos de temperatura. Esto se denomina termoclina y, en aguas tranquilas, estos cambios de temperatura pueden ser muy próximos entre sí.

Las sales disueltas también pueden aumentar la densidad del agua y provocar la estratificación de la densidad. Con suficientes sustancias disueltas, las aguas más cálidas pueden ser más densas que las aguas más frías y estar más profundas, como se experimentó en los cenotes aquí en México. Un buzo puede descender y experimentar una transición abrupta del agua dulce más fría al agua salada tibia debajo. Esto se llama haloclina.



CALOR

Además de sus características polares, el agua absorbe más calor porque es más densa. La transferencia de calor ocurre a través de tres medios



Conducción - se refiere a la transmisión de calor por contacto directo.

Entendemos que cuando una sustancia se calienta, las moléculas se mueven más rápido. Imagina un asa en una cacerola. Las moléculas agitadas transfieren parte de su energía por el mango a través del contacto directo. Si el mango es un buen conductor (una sustancia que transmite fácilmente el calor por conducción directa), se calentará rápidamente hasta que todo el mango alcance una temperatura uniforme.


El aire es un buen aislante (sustancias que no conducen el calor fácilmente), por lo que los trajes secos son una mejor protección contra el frío que los trajes húmedos (y el uso de gas argón lo hace aún más).

El agua es un excelente conductor (sustancias que transfieren el calor mejor que otras) y aleja el calor del cuerpo 20 veces más rápido que el aire debido a que las moléculas de agua están más juntas. Esta es la razón por la que necesitará aislamiento mientras bucea, en todas las aguas excepto en las más cálidas.

La conducción nos afecta más durante el buceo.



Convección - implica la transmisión de calor a través de fluidos mientras las partículas circulan en las corrientes.

Un fluido que fluye es gas o líquido, pero no sólido. A medida que se calienta un fluido, se vuelve menos denso y tiende a subir. En la transferencia de calor por convección, las partículas en un líquido o gas se aceleran a medida que se calientan. Esto hace que las partículas se separen y la sustancia se vuelve más ligera. A medida que la sustancia calentada sube, la sustancia más fría y pesada desciende. Estas corrientes intercambian calor a través de este movimiento provocando un flujo continuo que extrae el calor más rápido que la conducción pura.

Esto es importante en el buceo porque a medida que su cuerpo calienta el agua, el agua se volverá menos densa y se elevará con agua más fría reemplazándola, incluso cuando no haya corriente o movimiento físico. Como no tenemos suficiente calor corporal para calentar todo el océano, usamos trajes de neopreno (o trajes secos). Estos atrapan el agua o el aire entre el traje y el cuerpo, y reducen el efecto de la convección, mientras que nuestro cuerpo calienta el aire o el agua atrapada en su interior por conducción.



Radiación - se refiere a la transmisión de calor a través del espacio por ondas electromagnéticas. Este tipo de transferencia de calor nos afecta menos mientras buceamos. El calor por radiación es lo que sentimos de una chimenea o del sol. Algunas luces estroboscópicas de alta potencia en las cámaras pueden irradiar calor.



LUZ


La luz es una forma de energía electromagnética y viaja en ondas; la longitud de la onda está determinada por su energía y eso a su vez determina cómo clasificamos el tipo de energía electromagnética.

El sentido de la vista es la percepción de esta energía electromagnética (luz). Los humanos solo pueden percibir un rango muy estrecho de longitudes de onda que van desde 380 nanómetros hasta 800 nanómetros. Las diferencias dentro de este rango se perciben como colores.

Los colores en el extremo rojo de la escala tienen menos energía que los colores en el extremo azul de la escala. El infrarrojo es de muy baja energía y el ultravioleta es de muy alta energía.

Algunas longitudes de onda no son visibles para el ojo humano, como la luz ultravioleta, los rayos X, etc.


La luz que emite o refleja un objeto es captada por los ojos, lo que nos permite "ver". Los objetos absorben algunas longitudes de onda y reflejan otras. Lo que vemos como color se basa en las longitudes de onda de la luz reflejada. Estas ondas de energía que recogen los ojos se convierten en impulsos eléctricos y se envían al cerebro a través del nervio óptico.



Refracción - es un cambio de dirección cuando la luz pasa de un medio de una densidad a un medio de diferente densidad - como del aire al agua o viceversa.

Bajo el agua, los ojos continúan funcionando, pero la luz misma cambia. El agua reduce la velocidad a la que viaja la luz. Este cambio de velocidad hace que la luz se doble (o se refracte). Si observa una pajilla en un vaso, parecerá que se "dobla". Cuanto más denso sea el medio por el que viaja la luz, menor será la velocidad.


Al bucear con una máscara facial, la visión de cerca se ve afectada por la refracción. Las distorsiones afectan la coordinación mano-ojo del buzo y la capacidad de agarrar objetos. La luz que llega a los ojos de un buzo bajo el agua se refracta a través de diferentes medios: agua, vidrio y aire.



Generalmente, los objetos aparecen un 25% más cerca de lo normal y un 33% más grandes (o un aumento de 4:3) debido a la refracción. Al usar una máscara de buceo, la luz viaja a través del agua, el marco de la máscara y el aire dentro de la máscara. Cada uno de estos tiene una densidad diferente y la luz se refractará a través de cada una de estas interfaces. Estas distorsiones causadas por la máscara varían en gran medida con la distancia vista. A menos de 1,2 metros, los objetos parecen estar más cerca de lo que realmente son. Más de 1,2 metros, se produce una sobreestimación. Este grado de error aumenta en aguas turbias. Curiosamente, la luz no se refracta cuando entra en un medio de diferente densidad si entra en un ángulo perpendicular.


Esta es la razón por la que algunas cámaras usan puertos de domo, ya que esto elimina las refracciones porque toda la luz entra en un ángulo perpendicular.



Turbidez - es la concentración relativa de partículas suspendidas

Esto puede ser causado por plancton o sedimentos revueltos (limo), escorrentía de agua de lluvia o contaminación. Cuanto mayor sea la turbidez, menor será la penetración de la luz y menor la visibilidad para el buzo.



Difusión - es el fenómeno donde el agua dispersa y desvía la luz.

Debido a que la luz dispersa las partículas cuando penetra en el agua, la luz se distribuye de manera más uniforme, por lo que las sombras se reducen o eliminan. Por esta misma razón, las cosas que están lejos pueden parecer indistintas o borrosas. A mayor turbidez, mayor difusión.



Inversión visual - aunque la refracción hace que las cosas se vean más cerca de lo que están bajo el agua, la turbidez puede hacer que se vean más lejos de lo que realmente están, puede ocurrir una sobreestimación de la distancia.



Es muy probable que la percepción de la distancia bajo el agua sea inexacta.


Una regla general es,

  • Cuanto más cerca esté el objeto, más probable es que parezca estar más cerca de lo que realmente está.

  • Cuanto más turbia esté el agua, más probable es que parezca más lejos de lo que realmente está.


Reflexión - cuando las ondas de luz golpean algo y rebota.

Sin reflexión, no veríamos nada. Es solo por dicha reflexión que nosotros, y la mayoría de los objetos en el mundo físico, podemos ser vistos y esto se debe a que damos a conocer nuestra presencia al reflejar la luz en los ojos de quienes nos miran. (4).



El ángulo con el que la luz incide en un espejo se llama ángulo de incidencia. Rebota en el mismo ángulo. Algunas sustancias, como el agua, pueden reflejar o transmitir luz dependiendo del ángulo en el que la luz incida. A medida que el ángulo disminuye, más luz se refleja en proporción y menos penetra en el agua. Es por esto que la mejor luz natural, especialmente con respecto a la fotografía, generalmente se encuentra entre las 10 a. m. y las 2 p. m.


Absorción de color


El agua transforma la luz que pasa a través de ella en calor. Esto no sucede de manera uniforme ya que las longitudes de onda con menos energía se absorben primero. Esto significa que los colores en el extremo rojo del espectro son los primeros en absorberse y, como tales, tienden a desaparecer rápidamente a medida que desciende. Por debajo de 4 metros no verá mucho rojo. Después del rojo, el agua absorbe más fácilmente el naranja, el amarillo y luego el verde. En aguas muy profundas solo son visibles el azul y el violeta. El color no se absorbe solo por la profundidad, sino por la distancia total que la luz viaja a través del agua hasta el ojo. Entonces, estar a 5 metros de un objeto que está sentado a 5 metros significa que la luz viaja un total de 10 metros para llegar a tu ojo.

Los fluorescentes retienen el color bajo el agua porque las longitudes de onda no son comunes y emiten color cuando son estimulados por luz de cualquier longitud de onda más corta.




SONIDO


Tanto la luz como el sonido viajan en ondas.


La diferencia es que

  • La luz es energía electromagnética que puede existir aparte de la materia y atravesar el vacío

  • El sonido es energía mecánica que solo puede existir y viajar a través de la materia.


El sonido se produce cuando algo pone en movimiento una onda o un patrón de ondas en la materia. Esta onda o patrón puede transmitirse de un medio a otro. Cuando la onda llega a tu tímpano, transmitida por agua o aire, tu oído convierte parte de la energía en impulsos nerviosos que tu cerebro interpreta como sonido.


El sonido viaja mejor a través de sólidos o líquidos porque son más densos. Los materiales más densos tienen moléculas más apretadas. Sin embargo, no es la densidad la que transmite el sonido sino la elasticidad de una sustancia. Generalmente, los materiales más densos tienen más elasticidad, pero esto no es técnicamente exacto. Piensa en cómo una manta amortigua el sonido en lugar de transmitirlo.


· Aire, a 0ºC, el sonido viaja alrededor de 332 metros por segundo

· Agua dulce, a 15ºC, el sonido viaja a 1410 metros por segundo

· Agua salada, a 15ºC, el sonido viaja a 1550 metros por segundo

Como puedes ver, la velocidad del aire está muy influenciada por el medio a través del cual viaja, así como por la temperatura y la presión.



La velocidad del sonido bajo el agua es aproximadamente cuatro veces más rápida que en el aire. Esto a menudo puede hacer que sea difícil determinar de dónde proviene el sonido. En tierra, el sonido llega a tus oídos con una ligera diferencia de intensidad y tiempo. Bajo el agua, la intensidad y el tiempo parecen iguales y el sonido a menudo se percibe como si viniera de arriba.


Las diferentes densidades resisten la transmisión del sonido, como del aire al agua o viceversa. El sonido pierde mucha de su energía transfiriéndose entre los dos. Es por esto que no puedes escuchar a alguien gritándote desde el borde de una piscina cuando estás justo debajo de la superficie.

Hablamos anteriormente sobre la estratificación por densidad, donde la temperatura y las sales disueltas forman capas en el agua. El sonido que viaja entre estas capas también será resistido debido a las diferentes densidades.

Una termoclina o haloclina puede afectar en gran medida la transmisión del sonido.



GASES


Muchos elementos, en su estado natural, existen como gases y debido a que los gases se mezclan fácilmente, normalmente se encuentran mezclados en la naturaleza, en lugar de estar aislados. El mejor ejemplo de esto es el aire que respiramos. El aire es una mezcla de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y aproximadamente 1% de otros gases traza; para simplificar los cálculos, este 1% generalmente se trata como nitrógeno. La realidad es que el aire en realidad se compone de nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono, neón, helio, metano, criptón, xenón, radón y monóxido de carbono. Vamos a ver las características individuales de estos gases y cómo se relacionan con el buceo.






NITRÓGENO







El mayor constituyente del aire es, con mucho, el nitrógeno, siendo más que todos los demás gases juntos.

Como elemento, es muy común y reacciona fácilmente con otras sustancias. Como resultado, se encuentra en muchos compuestos naturales como las proteínas.

Como gas, dos átomos se unen (diatómicos) para convertirse en una sola molécula (N2) que es inerte (no reacciona con otras sustancias) durante el buceo. Sin embargo, las plantas usan N2 en procesos bioquímicos y como tal no es inerte (en las plantas).


No somos plantas y nuestros cuerpos no utilizan nitrógeno en el proceso de respiración.

Nuestros cuerpos usan oxígeno para convertir los alimentos en energía (metabolismo) y producen dióxido de carbono como producto de desecho.

Como no metabolizamos el nitrógeno, lo que entra tiene que salir. Pueden ocurrir varios problemas durante el buceo como resultado de respirar nitrógeno bajo presión. Destacado por la Ley de Dalton y la Ley de Henry


  • Narcosis por nitrógeno (Ley de Dalton)

Ocurre cuando la presión parcial de nitrógeno (PN2) es de 2,37 - 3,16 bar (20 a 30 + m) y más del aire respirable absoluto y es causada por la presión parcial de nitrógeno en la sangre.

Cuando respiramos nitrógeno a presión, éste interfiere en la transmisión de señales al sistema nervioso central provocando un efecto embriagador conocido como "narcosis gaseosa", "efecto martini" o "éxtasis de las profundidades".

  • Malestar de descompresión (Ley de Henry)

Es un trastorno en el que el nitrógeno, disuelto en la sangre y los tejidos por la alta presión, forma burbujas a medida que disminuye la presión.

Cuando respiramos nitrógeno bajo presión, se disuelve en los tejidos del cuerpo. Cuanto mayor es la presión, más denso es el gas, más nitrógeno se disuelve en el cuerpo. Este nitrógeno se acumula hasta que, si permanece a una profundidad suficiente, alcanza un estado de equilibrio (saturación) con el aire que está respirando.

Los problemas no ocurren por el descenso sino por el ascenso. Siempre que siga sus tablas de buceo o su computadora y ascienda a una velocidad segura, minimizará el riesgo de enfermedad por descompresión causada por una sobresaturación excesiva.

Más al respecto en fisiología del Curso de Instructor de Buceo.






OXÍGENO






El oxígeno es un elemento muy abundante esencial para el proceso metabólico del cuerpo que sustenta la vida. Si bien el cuerpo puede almacenar alimentos para su uso posterior, no puede hacerlo con oxígeno. Si el cuerpo se ve privado de oxígeno, pueden ocurrir daños permanentes y la muerte. Además, respirar oxígeno a alta presión puede hacer que el oxígeno se vuelva tóxico.

Debido al metabolismo del oxígeno en el cuerpo, generalmente no es una preocupación con respecto a la enfermedad por descompresión. Sin embargo, como comentamos en La Ley de Dalton, la toxicidad por oxígeno ocurre cuando la presión parcial de O2 alveolar (PAO2) excede la que se respira en condiciones normales. Siendo este límite aceptable 1,4 bar/ata (1,6 bar/ata en reposo en buceo técnico) que no alcanzarás haciendo una inmersión hasta los límites recreativos en aire (21%) pero es posible bucear con aire enriquecido o buceo técnico.


El oxígeno también puede contribuir a la narcosis por gases, por lo que tratamos el aire y el aire enriquecido como narcóticos por igual.


La hipoxia (oxígeno insuficiente) es un estado en el que no hay suficiente oxígeno disponible a nivel tisular para mantener una homeostasis adecuada.

La hiperoxia (presión parcial excesiva) es un estado de exceso de suministro de O2 en los tejidos y órganos






ARGÓN






El argón, como el helio y el neón, existe como un átomo individual. Es un gas fisiológicamente inerte que no se une consigo mismo.

Es un átomo muy denso que es un excelente aislante debido a sus grandes moléculas y bajo calor específico. Es por esta razón que el buceo recreativo, técnico y comercial lo utiliza en trajes secos para un aislamiento superior al uso de aire. El argón es más resistente a la compresión a medida que el buzo se sumerge más profundamente, lo que contribuye aún más a la eficacia de la ropa interior térmica existente.

El argón es un gas demasiado soluble en el tejido graso. Produciría demasiadas burbujas de descompresión que tendrían el potencial de ser letales. Esta es la razón por la que no se utiliza como gas respirable.

El argón también se ve menos afectado por los cambios de profundidad que el aire normal. Cuando el buzo asciende o desciende, se necesita menos ventilación o adición de argón para mantener una flotabilidad neutra.





DIÓXIDO DE CARBONO

MONÓXIDO DE CARBONO




El Dióxido de Carbono

es un gas inodoro, incoloro e insípido, aunque en altas concentraciones puede adquirir un olor y sabor ácido.

Además de ser un gas de efecto invernadero que es un subproducto de la contaminación, también es el principal producto de desecho de la respiración.

  • Hipocapnia - dióxido de carbono insuficiente - puede causar pérdida del conocimiento sin previo aviso

  • Hipercapnia - el exceso de dióxido de carbono puede causar dificultades para respirar y falta de aire en profundidad


Los niveles de dióxido de carbono son importantes ya que controlan la respiración en los humanos.

El envenenamiento puede ocurrir por

  • Sobreesfuerzo

  • Buceo profundo

  • Esfuerzo respiratorio inadecuado debido a la resistencia a la respiración (traje de neopreno ajustado, registro defectuoso) (hipoventilación)

  • Suministro de aire contaminado por gases exhalados (falla del depurador de CO2 en el rebreather)


Monóxido de carbono

Es un gas que se encuentra en la naturaleza en raras ocasiones. Principalmente, es hecho por el hombre y un subproducto de los combustibles fósiles. Aunque no tiene sabor ni olor, generalmente ocurre con otros compuestos que sí lo tienen. Es raro que el monóxido de carbono entre en el aire que se respira, pero puede suceder si la válvula de admisión se coloca demasiado cerca del escape del motor o si el aceite lubricante en un compresor que funciona mal se calienta lo suficiente como para quemarse parcialmente y causar CO.

Esta es la razón por la que no buceas con un tanque que tiene mal sabor u olor.

Trazas de CO pueden ser tóxicas en profundidad debido a presiones parciales (Ley de Dalton)






HELIO





El helio es un gas inerte que es relativamente raro. El elemento es tan estable que no forma consigo mismo una molécula de gas de dos átomos. Nunca se encuentra en compuestos. Por lo tanto, el gas existe de átomos individuales y no de moléculas.

El helio es menos narcótico que el nitrógeno a la presión equivalente y la baja densidad facilita la respiración en profundidad, por lo que es más adecuado para inmersiones más profundas que el nitrógeno. Esto es importante en el buceo técnico y comercial. Hay varias mezclas, como Heliox (helio y oxígeno) que se usa para buzos comerciales y trimix (oxígeno, helio y nitrógeno) que se usa en buceo técnico a más de 50 mt.

Sin embargo, hay varias preocupaciones con el helio.

  • Es igualmente capaz de causar enfermedad por descompresión. Al ser un gas ligero, se difunde más rápido que el oxígeno o el nitrógeno, lo que significa que se disuelve dentro y fuera de los tejidos más rápido. Por lo tanto, el tiempo de descompresión requerido cuando se usa helio será más largo que una inmersión con aire o aire enriquecido.

  • El helio conduce el calor más rápido que el oxígeno o el nitrógeno. No es un problema para respirar, pero no es efectivo para inflar el traje seco.

  • Para los buceadores comerciales, el helio transmite el sonido más rápido que el aire y provoca distorsiones en el habla. Un problema cuando se utiliza la comunicación de voz electrónica.

  • Para buzos comerciales. Síndrome Neurológico de Alta Presión SNAP que afecta al sistema nervioso central. El efecto narcótico del nitrógeno se puede utilizar para contrarrestar esto.





HIDRÓGENO





El elemento más ligero y posiblemente el más abundante del universo lamentablemente, en este momento, no es ideal para el buceo. Aunque se llevó a cabo una investigación sobre la posibilidad, se encontró que la forma gaseosa de hidrógeno es altamente reactiva y reacciona violentamente con el oxígeno para formar agua. Habría que tener mucho cuidado durante los cambios de gas para evitar una reacción dentro de los pulmones.

Hydrox (una mezcla de hidrógeno y oxígeno) e hydreliox (hidrógeno, oxígeno y helio) se han utilizado para desarrollar procedimientos para bucear a profundidades de 500 mt y 700 mt.

Los primeros usos de este gas están atribuidos a Arne Zetterström, quien demostró que el hidrógeno era perfectamente utilizable en profundidad. Desafortunadamente, murió durante una inmersión de demostración debido a una falla en el equipo de superficie.

Hydrox puede usarse para contrarrestar los efectos de SNAP que comúnmente ocurren durante inmersiones profundas y una inmersión simulada en una cámara de descompresión llevó a Theo Mavrostrom a 701 metros el 20 de noviembre de 1990.

Las aplicaciones de hidrox en la vida real permiten una mezcla de oxígeno de no más del 4% debido a la naturaleza reactiva de los dos y en julio de 2012, en memoria de Arne Zetterstrom, los buzos usaron esta mezcla de hidrox (H2 96 % y O2 4 %) para completar una inmersión hasta 40mt. El límite en el que pudieron bucear usando la mezcla pobre en oxígeno.

Por el momento, las únicas aplicaciones en el buceo son experimentales y solo aplicables al buceo comercial sin aplicaciones previsibles para el buceo recreativo o técnico en un futuro próximo.







NEÓN






El neón, como el helio, es un gas inerte que no se une consigo mismo, nunca se encuentra en un compuesto y el gas neón contiene átomos de neón individuales, al igual que el helio. Además, como el helio, es menos narcótico que el nitrógeno. El neón, sin embargo, no distorsiona la voz de los buzos, tiene propiedades de aislamiento térmico superiores y debido a que es un poco más denso que el helio, tiene ventajas de descompresión. Esta ligera diferencia de densidad significa que el neón no es tan fácil de respirar en profundidad como el helio, pero sigue siendo lo suficientemente ligero para bucear hasta 155 mt.

Entonces, ¿por qué no lo usamos?

Es muy probable que, en las próximas décadas, el neón se convierta en un gas respirable más común para el buceo comercial o tecnológico. Si bien la aplicación en el buceo por ahora aún es experimental, es muy probable que esto cambie. Hasta ahora ha sido costoso producir neón puro, pero dado que se prevé que los suministros de helio se agotarán a finales de siglo, el helioneón es una excelente alternativa.

Los suministros de helio se producen principalmente en el suroeste de los Estados Unidos y deben enviarse a todos los lugares donde se necesiten. El neón (o, en realidad, el helioneón) es un subproducto de la destilación del aire líquido, y se fabrica en todo el mundo para preparar oxígeno líquido para procesos industriales y nitrógeno líquido para refrigeración (10). Lo que en realidad se obtiene es una mezcla de neón y helio, o neón crudo. Un proceso relativamente fácil y económico que está configurado para reemplazar el helio en el buceo a medida que el helio se vuelve más escaso y costoso.

Si bien el neón es bueno para el buceo profundo, no tiene ventajas ni propiedades para su uso en el buceo recreativo.


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Aquí hay enlaces a todos los exámenes.




Examen de Agua, Calor, Luz, Sonido y Gases

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Examen de Arquímedes parte 1

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Examen de Arquímedes Parte 2

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Examen de Presión

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Examen de la Ley de Boyles Parte 1

Cambios de profundidad de un solo nivel

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Examen de la Ley de Boyles Parte 2

Cambios de profundidad de varios niveles

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Examen de la ley de Charles

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Examen de la ley de Henry

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Examen de la ley de Dalton

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(1) NOAA Diving Manual. (1977). Physics of Diving. https://www.ehs.ucsb.edu/files/docs/ds/physics.pdf


(2) Utah Education Network. (2002). Literacy. https://www.uen.org/core/science/sciber/TRB6/downloads/06literacy.pdf


(3) Lesson summary: Water and life (article). (2018). Khan Academy. https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-biology-foundations/hs-water-and-life/a/hs-water-and-life-review


(4) Physics Tutorial: The Role of Light to Sight. (2021). The Physics Classroom. https://www.physicsclassroom.com/class/refln/Lesson-1/The-Role-of-Light-to-Sight


(5) The Encyclopedia of Recreational Diving (3rd ed.). (2008). PADI.


(6) Divemaster Course Instructor Guide (1999 edition). (2005). PADI


(7) 8.1 Underwater Vision - What Visual Changes Occur During Diving? Is There Any Way to Avoid Them? | www.ergophthalmology.com. (2021). Grupo Portuguès de Ergoftalmologia. https://ergophthalmology.com/en/book/81-underwater-vision-what-visual-changes-occur-during-diving-there-any-way-avoid-them


(8) Argon Fills - Diver Dan's. (2021, January 31). Diver Dan’s. https://www.diverdans.com/services/argon-fills/


(9) Moon, R. E. (2022, March 30). Gas Toxicity During Diving. MSD Manual Professional Edition. https://www.msdmanuals.com/professional/injuries-poisoning/injury-during-diving-or-work-in-compressed-air/gas-toxicity-during-diving#:%7E:text=Severe%20carbon%20dioxide%20poisoning%20can,or%20low%20air%2Duse%20rates.


(10) Deco. (2000, November 13). NEON as a dive gas - - -. ScubaBoard. https://scubaboard.com/community/threads/neon-as-a-dive-gas.282/





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