Las leyes de los gases y el buceo clave de respuesta
Hay toda una ciencia detrás del SCUBA (Self-Contained Underwater Breathing Apparatus), el buceo. Estas leyes son las que protegen a un buzo SCUBA de la presión que el agua ejerce sobre el cuerpo humano, así como las normas de seguridad para su tanque de aire y otros factores.
Por cada 33 pies de agua, la presión aumenta en 14,7 psi, por lo que la presión se acumula muy rápidamente. Así, por ejemplo, en la superficie (1 atm), la presión es de 14,7 psi y luego a 33 pies (2 atm), la presión es de 29,4 psi, luego a 66 pies la presión es de 44,1 psi (3 atm), y así sucesivamente…
IMPORTANTE: El buceo es un deporte lleno de peligros y requiere una formación y un equipo especializados. No intente ninguna actividad de buceo sin la formación adecuada y tenga siempre un compañero de buceo o alguien en la parte superior con usted.
Los buceadores de SCUBA utilizan una botella de buceo (tanque de aire), de aire comprimido para respirar bajo el agua y están hechas de acero o aluminio. El aire se alimenta desde una válvula en la parte superior del tanque, a través de una manguera y un regulador que toma la alta presión (≈ 3000 psi) del tanque y la reduce a niveles seguros para que el buceador pueda respirar.
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Las leyes de los gases son especialmente relevantes para el buceo. Entender bien sus implicaciones puede ayudarle a ser un buceador más seguro. A menudo nos encontramos con buceadores que parecen no ser conscientes de que el mayor cambio de presión proporcional se produce en los últimos 10 metros. La física del buceo y las leyes de los gases de buceo pueden parecer un poco áridas durante la formación, pero es justo decir que tu seguridad depende realmente de que aprendas bien las lecciones. Una vez que comprendas bien lo que te ocurre a ti y a tu equipo bajo el agua, podrás concentrarte en aprender y practicar las habilidades prácticas para mantenerte seguro.
Ten en cuenta que la ley de Boyle también está relacionada con la densidad del gas. Esta parte de la ley adquiere especial importancia en las inmersiones profundas; el aire inhalado será más denso cuanto más se profundice. De ello se deduce que el aumento de la densidad del gas aumenta la absorción del mismo.
Supongamos que tenemos una botella de acero de 10 litros que contiene 200 bares de aire, lo que equivale a 10 x 200 = 2000 litros de aire disponible cuando la temperatura del aire es de 20°C. Ahora usted lleva el tanque al agua que está a 10°c. Antes de tomar la primera bocanada de aire de esa botella, la ley de Charles predice que la presión de la botella será inferior a 200 bares.
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Esta ley da la relación entre la presión y la cantidad cuando la temperatura y el volumen se mantienen constantes. Recuerda que la cantidad de gas se medirá en moles. Además, como el volumen es una de las constantes, eso significa que el recipiente que contiene el gas es rígido y no puede cambiar de volumen.
Supongamos que la cantidad aumenta. Esto significa que hay más moléculas de gas y esto aumentará el número de impactos en las paredes del recipiente. Esto significa que la presión del gas dentro del recipiente aumentará. Se mantendrá en este nivel más alto porque las paredes del recipiente no se mueven (el volumen es constante).
Se trata de una relación matemática directa. Cuando una de las variables del gas (ya sea P o n en esta ley) cambia de valor, la otra variable (P o n) cambiará en la misma dirección (ya sea aumentando o disminuyendo). La constante k mantendrá el mismo valor.
La presión y el número de moles son directamente proporcionales. Cuando la presión o el número de moles cambian de valor, ya sea hacia arriba o hacia abajo, el otro valor cambia en la misma dirección, para mantener la igualdad.
Leyes sobre el gas en el buceo
Varias leyes de los gases rigen lo que nos ocurre a nosotros y a nuestros cuerpos durante una inmersión. En este artículo, echaremos un vistazo a las leyes de los gases más importantes para el buceo y repasaremos algunos aspectos físicos del curso Open Water Diver.
Descargo de responsabilidad: Como el sistema métrico se utiliza en toda la ciencia y en la literatura, también lo utilizaremos aquí. Si usted es de uno de los pocos países que todavía se aferran a las unidades imperiales (¡mirando hacia usted, Estados Unidos!), las leyes subyacentes no serán diferentes, pero es posible que tenga que consultar las conversiones para los números.
La mayoría de los buceadores recreativos utilizan el aire como su gas de respiración primario, sin embargo, estas leyes de los gases de buceo son aplicables a todos los gases de respiración que pueda encontrar, como Nitrox, Trimix u oxígeno puro.
La presión atmosférica es la fuerza de todo el aire sobre nosotros en la atmósfera que nos presiona en cada momento. Esta presión es un hecho y no cambia durante una inmersión a menos que cambiemos de lugar.
En el buceo recreativo, solemos hablar de “gases ideales” cuando nos referimos a nuestros gases de respiración. “Gas ideal” significa simplemente que las leyes de los gases de buceo de las que hablamos pueden utilizarse en su forma más simple y general, y que se pueden hacer algunas suposiciones.