TRABAJO DE FÍSICA

PRESIÓN

Introducción:

¿Qué es la presión?

Es la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newton por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional. Existen varios tipos de presiones; como la atmosférica, que es la fuerza que ejerce la atmósfera sobre todos los puntos de la superficie terrestre, la hidrostática, que es la presión ejercida por la atmósfera sumada a la presión del agua, la sanguínea, que es la fuerza ejercida por la sangre circulante sobre las paredes de los vasos sanguíneos, la osmótica, la fuerza ejercida por una sustancia disuelta en virtud del movimiento de sus moléculas, etc. En este trabajo analizaremos la presión hidrostática y atmosférica los efectos adversos que tienen en el buceo y alpinismo respectivamente. También veremos las adaptaciones que tienen los lobos marinos para soportar las grandes presiones hidrostáticas.

¿De cuanto es la presión atmosférica en nuestro cuerpo al nivel del mar?

En la superficie de la tierra al nivel de mar, la atmósfera, debido al peso de su aire, ejerce sobre todo cuerpo una presión aproximada a una atmósfera.

¿Por qué nuestro cuerpo no se aplasta?

Sencillamente porque las cavidades interiores del cuerpo que están llenas de aire, sangre y otros fluidos, se encuentran a la misma presión que la atmosférica y por lo tanto permanecen en equilibrio, tanto las presiones interiores como las exteriores y no lo notamos. Si la presión del cuerpo disminuye o aumenta, lo sentiremos de inmediato.

¿Qué es la presión hidrostática y cómo la podemos calcular?

La presión hidrostática que tiene un cuerpo (cuando se encuentra dentro del agua) es el resultado del producto entre: la fuerza ejercida por la atmósfera, la gravdad, la densidad del liquido y la profundidad en la que se encuentre.

Ph ... presión hidrostática del líquido

Pa ... presión atmosférica

g ... aceleración gravitatoria

δ ... densidad del líquido

h ... profundidad

¿Cuál es la presión a la que es sometida los cuerpos bajo el agua?

.Esta es la presión absoluta que es la suma de la presión atmosférica más la presión ejercida por el agua. Esta es la presión a la que realmente están sometido los cuerpos bajo el agua.

¿Cuáles son los distintos tipos de flotabilidad?

La flotabilidad es una de las habilidades más importantes para los buzos. Existen tres tipos:

• Flotabilidad positiva: un cuerpo tiende a flotar porque tiene menor densidad que el agua en que se encuentra.

• Flotabilidad neutra: un cuerpo ni flota ni se hunde, es decir, que permanece suspendido en el seno del agua porque tiene la misma densidad del agua en que se encuentra.

• Flotabilidad negativa: un cuerpo tiende a hundirse porque tiene mayor densidad del agua en la que se encuentra.

¿Qué es el buceo?

Es el acto por medio del cual el hombre penetra en el mar, un lago, río o cualquier lugar con aguas, con el fin de desarrollar una actividad deportiva, comercial o de investigación científica o militar.

¿Por qué aumenta la presión en el agua?

Al descender en el agua, sentimos de inmediato la presión ejercida sobre nuestro cuerpo, aquella aumentara conforme cuando se va descendiendo. Esta presión es debida al peso de agua.

¿Cómo se clasifican los problemas que sufre el organismo en el buceo?

• Problemas en el descenso

• Problemas en la profundidad

• Problemas en el ascenso

¿En qué consisten los problemas del descenso?

Los problemas de descenso consisten en los barotraumas que son lesiones causadas por la presión, las que se producen en el descenso son aquellas causadas por menor presión en el interior de una cavidad que la del exterior. Estas son:

• Squeeze de oído: al descender bajo el agua la presión aumenta y empuja el tímpano hacia en interior. Si esta no e igualada se puede producir la rotura del mismo. Se lo puede hacer tragando saliva o haciendo la maniobra de Valsalva (consiste en mantener la boca cerrada, presionar la nariz con los dedos y soplar aire suavemente el cual entrara al oído medio, igualando así las presiones)

• Squeeze de senos paranasales: en esta la igualación de presiones debe ser realizada de la misma forma que en la del oído, se debe inyectar aire al descenso para prevenir el barotrauma.

• Squeeze de pulmón: cuando se desciende, la presión del agua, que va aumentando, reduce el tamaño de los pulmones y comprime el aire en el interior hasta que su presión se iguale con la presión exterior o ambiente. Es mayormente producido cuando se bucea a pulmón bajo grandes profundidades.

• Compresión del intestino y estómago: debido a que estas dos cavidades no se las puede compensar su volumen internamente conforme aumenta la presión del exterior se aplastan sin consecuencia alguna debido a su elasticidad. El problema estaría en la acumulación de gases producidos por el tipo de alimentación en los intestinos durante la inmersión, los cuales al ascender se expandirán produciendo cólicos y retorcijones.

• Squeeze de visor: la presión del interior del visor debe ser igualada continuamente con la del exterior exhalando aire por la nariz, ya que si no la hacemos, sentiremos que el visor nos succiona como una ventosa en la cara, que podría llegar a lesionar seriamente los ojos.

¿Cuáles son los problemas de profundidad, y en qué consisten?

Los efectos de estos problemas son productos del aumento de las presiones parciales de los gases contenidos en los aparatos de aire comprimido que se usa en el buceo y el aumento de absorción de gases por el cuerpo conforme a la presión.

• Narcosis o intoxicación por nitrógeno: todos los gases inertes llegan a tener efectos anestésicos cuando se respiran a presión. El nitrógeno es uno de ellos y es el principal componente del aire. Sus efectos anestésicos empiezan a sentirse aproximadamente entre los 30 y 60 metros de profundidad según la susceptibilidad de cada uno. El nitrógeno y el dióxido de carbono son los factores determinantes que causan la narcosis. Los factores más importantes de esta causa son: el alcohol, el desvelo, fatiga y exceso de dióxido de carbono.

• Intoxicación por oxígeno: él oxigeno puro tiene efectos tóxicos sobre el cuerpo humano cuando se respira a una presión mayor a dos atmósferas. Esta intoxicación es muy común en aparatos de respiración de circuitos cerrados, y puede lastimar los tejidos de los pulmones y producir efectos adversos al sistema nervioso central. La tolerancia del oxigeno varia de una individuo a otro, inclusive para el mismo individuo varia de un día a otro.

• Intoxicación por dióxido de carbono: eso sucede cuando hay exceso del mismo y es causado porque el buzo respira demasiado corto y no da tiempo a eliminarlo. La causa más común en esta intoxicación es que retiene la respiración en lugar de respira normalmente, con la tonta idea que durara mas el aire del tanque. Otra causa es cuando se realiza un gran esfuerzo físico, produciendo un estado de sofocación con respiración deficiente.

¿Cuáles son los problemas de ascenso y en que consisten?

Los efectos de la ley de Boyle en el ascenso: nunca se deberá retener la respiración al ascender cuando se bucea. “Cualquier volumen de gas sumergido será expandido paulatinamente al ascender, debido a la disminución de la presión exterior”.

• Aeroembolia: es el más grave accidente debido a la sobrexpanción del aire en nuestros pulmones. La excesiva presión en el interior de los pulmones romperá las paredes de los alvéolos y burbujas de aire pasan directo al torrente circulatorio y fluyen al corazón, donde son bombeados por las arterias carótidas al cerebro. Esta burbujas se Irán expandiendo conforme se asciende, bloqueando la circulación en los vasos sanguíneos del cerebro, lo cual evita que el oxigeno llegue a ese área y resulte inconsciencia o muerte.

• Neumotórax: es causado por la sobrexpanción del aire en los pulmones, que rompe las paredes de los alvéolos, generalmente la ruptura se hace en una área débil del pulmón y el aire penetra entre los pulmones y su forro exterior se llena de pleura. Este aire, al ascender, se expanderá y oprimirá al pulmón y al corazón, afectando al ciclo respiratorio y a la acción del corazón respectivamente.

• Enfisema mediastinal y subcutáneo: el aire se sale de los pulmones, debido a las ruptura de los alvéolos, causada por la sobrexpanción, se aloja en el espacio cercano al corazón llamado mediastino.

Efectos de la ley de Henry en el ascenso: saturación y desaturación en los tejidos; al nivel del mar la sangre y tejidos del cuerpo humano contienen la misma cantidad de nitrógeno que la del aire que respiramos. Este es el motivo por el cual la cantidad de nitrógeno que inhalamos es la misma cantidad de nitrógeno que exhalamos, ya que no hay diferencias de presiones.

Cuando el buzo desciende, la presión parcial del nitrógeno será mayor que la que tenemos en la sangre y en los tejidos de nuestro cuerpo. Esta diferencia en presiones hará que el nitrógeno empiece a diluirse y almacenarse en la sangre y tejidos hasta que la presiones se igualen. Este fenómeno es llamado saturación. Al descender, el buzo, respira aire a menor presión, por lo que la presión parcial del nitrógeno en los pulmones será menor que la que tenemos en la sangre y en los tejidos. Ahora sucederá el fenómeno inverso que en el descenso, los tejidos cederán el exceso de nitrógeno a la sangre y esta, a su vez, a los pulmones para ser eliminado hasta que su presión parcial se iguale con la del aire respirado, para llegar a un nuevo estado de equilibrio. La cantidad de nitrógeno absorbida por el cuerpo depende de dos factores: la profundidad y el tiempo en el fondo.

¿En qué consiste el desmayo y el vértigo?

• Desmayos: este accidente está relacionado con el buceo a pulmón. Es causado debido al abuso de hiperventilación, o sea, por hacer una serie de fuertes exhalaciones y profundas inhalaciones antes de sumergirse. Esta exagerada ventilación de los pulmones baja considerablemente el nivel de dióxido de carbono, el cual es el que excita al cerebro para el correcto control del sistema respiratorio. El bajo contenido de dióxido de carbono permitirá retener la respiración más tiempo sin llegar a sentir necesidad de respirar.

• Vértigo: este produce una desagradable sensación de desorientación que puede causar pánico al buzo. Algunas de las causas son que producen el vértigo son: ruptura de tímpano, narcosis por nitrógeno y abuso por hiperventilación. El buzo también puede experimentar vértigo a media agua donde no ve al fondo ni la superficie. La causas más común es cuando hay mayor presión en el interior de un oído comparado con el otro (vértigo alternobarico) debido a la dificultad que existe para igualar las presiones por obstrucción de la trompa de Eustaquio causado principalmente por catarro. Este tipo de vértigo puede suceder en el descenso pero es más común en el ascenso.

¿Qué medicina y/o drogas no se deben ingerir previamente a la práctica de buceo?

Existen muchos medicamento que son muy efectivos para curar ciertas enfermedades sin tener reacciones. Sin embargo, esos mismos medicamentos cuando son tomados por el buzo o pueden causarles ciertas reacciones imprescindibles, ya sea un simple mareo o hasta la pérdida de la conciencia.

Algunas medicinas debido al incremento de la presión parcial del oxígeno que se respira al aumentar la profundidad, se consumen con mayor rapidez que en la superficie, perdiendo su efectividad. El exceso de nitrógeno y de dióxido de carbono también pueden modificar la actividad del medicamento.

Hay veces que resulta peor el remedio que la enfermedad, por ejemplo un descongestionante que pierde su efecto cuando el buzo estaba bajo el agua ocasionará un mayor congestionamiento de las vías respiratoria pudiendo obstruir los canales (ostium) de los senos para nasales y la trompa de Eustaquio, impidiendo durante el ascenso que salga el aire atrapado en su interior, ocasionando dolores y riesgos de una ruptura del tímpano. A ese fenómeno se lo llama “rebote”.

¿Qué tipo de adaptaciones fisiológicas para la vida acuática presentan los lobos marinos?
La aptitud para prolongados buceos e inmersiones profundas de los lobos marinos ha intrigado siempre a los fisiólogos

Dichos animales sortean fácilmente los mayores problemas que afectan a los buzos:

Numerosos experimentos han permitido entender los mecanismos adaptativos básicos que explican tan interesante capacidad.

¿Qué es la presión atmosférica?

La presión atmosférica es el peso que la atmósfera ejerce sobre todos los puntos de la superficie terrestre. Esta varia con la altura. Como ya habiamos dicho anteriormente la presión atmosférica que soporta nuestro cuerpo que cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo soporta una fuerza de 1 kilo debido al aire que rodea el planeta.

¿Qué es el alpinismo?

Se le conoce con el nombre de Alpinismo al deporte en el que se practica la ascensión o la escalada de montañas que rebasan el limite de los 4,000 metros sobre el nivel del mar. El objetivo esencial de esta disciplina deportiva es llegar a la cumbre de una montaña

¿Cómo logramos sobrevivir en las altas montañas?

El hombre logra sobrevivir porque su organismo puede adaptarse a algunos de los factores adversos. La vida de éste sobre el planeta esta condicionada por varios factores abióticos, entre los que se encuentran la presión atmosférica y la presión parcial del oxigeno. La presión atmosférica normal, a nivel del mar, es de 760 mm. de mercurio, valor que equivale a una atmósfera. En cuanto a la presión parcial del oxigeno, esta es de aproximadamente una quinta parte del total y es la que permite la oxigenación de la sangre.

¿Qué sucede cuando escalamos?

A medida que ascendemos la presión atmosférica y la presión parcial de oxigeno disminuyen,

• Motivo por el cual se produce el llamado “mal de montaña”, caracterizado por un zumbido de oído, dificultad al respirar y dolor de cabeza. Si la altura sigue aumentando los síntomas se acentúan hasta llegar la perdida de conocimiento y la muerte.

• La enfermedad por descompresión: al disminuir la presión atmosférica, la presión parcial del nitrógeno disuelto en los líquidos y tejidos del cuerpo es mayor que la presión parcial del nitrógeno que forma parte del aire contenido en los pulmones; esto causa el desprendimiento de burbujas de nitrógeno que originan profundos dolores en las articulaciones, en especial de los hombros y las rodillas.

Sin embargo es posible tolerar mejor la altura si ésta se alcanza lentamente. La permanencia del hombre en lugares ubicados a gran altura origina un proceso de aclimatación (adaptación).

Conclusión:

Para concluir podemos decir que la presión atmosférica e hidrostática causan efectos adversos en el cuerpo humano cuando varía la altura.

La diferencia de la presión entre la atmósfera y la interna del cuerpo humano hace que los gases intoxiquen al mismo, ya sea el oxigeno o el nitrógeno.