Al escalar montañas, debido a una caída de la presión atmosférica, la presión parcial de oxígeno en el espacio alveolar disminuye. Cuando esta presión cae por debajo de 50 mmHg . Arte. (5 km de altitud), una persona no adaptada necesita respirar una mezcla de gases en la que aumenta el contenido de oxígeno. A una altitud de 9 km, la presión parcial en el aire alveolar desciende a 30 mmHg. . Art., Y es prácticamente imposible soportar tal estado. Por tanto, se utiliza la inhalación de oxígeno al 100%. En este caso, a una presión barométrica determinada, la presión parcial de oxígeno en el aire alveolar es de 140 mmHg. . Art., Que crea grandes oportunidades para el intercambio de gases. A una altitud de 12 km, al inhalar aire normal, la presión alveolar es de 16 mmHg. . Arte. (muerte), al inhalar oxígeno puro: solo 60 mmHg . Art., es decir, todavía puedes respirar, pero ya es peligroso. En este caso, es posible suministrar oxígeno puro a presión y garantizar la respiración al ascender a una altura de 18 km. Un mayor ascenso sólo es posible con trajes espaciales.
Respirar bajo el agua a grandes profundidades
A medida que te sumerges, la presión atmosférica aumenta. Por ejemplo, a una profundidad de 10 m la presión es de 2 atmósferas, a una profundidad de 20 m - 3 atmósferas, etc. En este caso, la presión parcial de los gases en el aire alveolar aumenta 2 y 3 veces, respectivamente.
Esto amenaza con una alta disolución de oxígeno. Pero su exceso no es menos perjudicial para el organismo que su deficiencia. Por tanto, una de las formas de reducir este peligro es utilizar una mezcla de gases en la que se reduzca el porcentaje de oxígeno. Por ejemplo, a una profundidad de 40 m se administra una mezcla que contiene un 5% de oxígeno, a una profundidad de 100 m, un 2%.
Segundo problema es la influencia del nitrógeno. Cuando la presión parcial del nitrógeno aumenta, aumenta la disolución del nitrógeno en la sangre y provoca un estado narcótico. Por lo tanto, a partir de una profundidad de 60 m , La mezcla de nitrógeno y oxígeno se reemplaza por una mezcla de helio y oxígeno. El helio es menos tóxico. Comienza a tener un efecto narcótico sólo a una profundidad de 200-300 m. . Actualmente se están realizando investigaciones sobre el uso de mezclas de hidrógeno y oxígeno para trabajos a profundidades de hasta 2 km, ya que el hidrógeno es un gas muy ligero.
Tercer problema El trabajo de buceo es la descompresión. Si se eleva rápidamente desde una profundidad, los gases disueltos en la sangre hierven y provocan una embolia gaseosa, es decir, la obstrucción de los vasos sanguíneos. Por tanto, se requiere una descompresión gradual. Por ejemplo, un ascenso desde una profundidad de 300 m requiere 2 semanas de descompresión.
Para la vida humana normal, así como para la gran mayoría de los organismos vivos, el oxígeno es necesario. Como resultado del metabolismo, el oxígeno se une a los átomos de carbono para formar dióxido de carbono (dióxido de carbono). El conjunto de procesos que aseguran el intercambio de estos gases entre el cuerpo y el medio ambiente se denomina respiración.
Oxígeno que ingresa al cuerpo humano. y la eliminación del dióxido de carbono del cuerpo está garantizada por el sistema respiratorio. Está formado por las vías respiratorias y los pulmones. El tracto respiratorio superior incluye las fosas nasales, la faringe y la laringe. Luego, el aire ingresa a la tráquea, que se divide en dos bronquios principales. Los bronquios, que se bifurcan y adelgazan constantemente, forman el llamado árbol bronquial de los pulmones. Cada bronquiolo (las ramas más delgadas de los bronquios) termina en alvéolos, en los que se produce el intercambio de gases entre el aire y la sangre. El número total de alvéolos en humanos es de aproximadamente 700 millones y su superficie total es de 90 a 100 m2.
La estructura de los órganos respiratorios.
La superficie del tracto respiratorio, a excepción de la superficie de los alvéolos, es impermeable a los gases, por lo que el espacio dentro de las vías respiratorias se llama espacio muerto. Su volumen en los hombres es en promedio de unos 150 ml, en las mujeres, 100 ml.
El aire ingresa a los pulmones debido a la presión negativa creada cuando el diafragma y los músculos intercostales los estiran durante la inhalación. Durante la respiración normal, solo la inhalación está activa; la exhalación se produce de forma pasiva, debido a la relajación de los músculos que proporcionan la inhalación. Sólo con la respiración forzada se activan los músculos exhaladores, asegurando una reducción máxima del volumen pulmonar como resultado de la compresión adicional del tórax.
proceso de respiración
La frecuencia y profundidad de la respiración dependen de la actividad física. Así, en reposo, un adulto realiza de 12 a 24 ciclos respiratorios, asegurando una ventilación pulmonar de 6 a 10 l/min. Al realizar trabajos pesados, la frecuencia respiratoria puede aumentar a 60 ciclos por minuto y la cantidad de ventilación pulmonar puede alcanzar 50-100 l/min. La profundidad de la respiración (o volumen corriente) durante la respiración tranquila suele ser una pequeña parte de la capacidad pulmonar total. A medida que aumenta la ventilación pulmonar, el volumen corriente puede aumentar debido al volumen de reserva inspiratorio y espiratorio. Si fijamos la diferencia entre la inhalación más profunda y la exhalación máxima, obtenemos el valor de la capacidad vital de los pulmones (VC), que no incluye solo el volumen residual, que se elimina solo cuando los pulmones colapsan por completo.
La regulación de la frecuencia y profundidad de la respiración se produce de forma refleja y depende de la cantidad de dióxido de carbono, oxígeno en la sangre y el pH de la sangre. El principal estímulo que controla el proceso respiratorio es el nivel de dióxido de carbono en la sangre (el valor del pH de la sangre también está asociado a este parámetro): cuanto mayor es la concentración de CO2, mayor es la ventilación pulmonar. Una disminución en la cantidad de oxígeno afecta en menor medida la ventilación. Esto se debe a la especificidad de la unión del oxígeno a la hemoglobina en la sangre. Se produce un aumento compensatorio significativo de la ventilación pulmonar sólo después de que la presión parcial de oxígeno en la sangre cae por debajo de 12-10 kPa.
¿Cómo afecta el buceo bajo el agua al proceso respiratorio?? Consideremos primero la situación del snorkel. Respirar a través del tubo se vuelve mucho más difícil incluso al bucear unos pocos centímetros. Esto se debe al hecho de que aumenta la resistencia respiratoria: en primer lugar, al bucear, el espacio muerto aumenta según el volumen del tubo respiratorio y, en segundo lugar, para inhalar, los músculos respiratorios se ven obligados a superar el aumento de la presión hidrostática. A una profundidad de 1 m, una persona puede respirar a través de un tubo durante no más de 30 segundos, y a mayores profundidades respirar es casi imposible, principalmente debido al hecho de que los músculos respiratorios no pueden superar la presión de la columna de agua para inhalar desde la superficie. Se consideran óptimos tubos respiratorios con una longitud de 30 a 37 cm, ya que su uso puede provocar alteraciones en el funcionamiento del corazón y los pulmones.
Otra característica importante que afecta la respiración es el diámetro del tubo. Con un diámetro de tubo pequeño, no entra suficiente aire, especialmente si es necesario realizar algún trabajo (por ejemplo, nadar rápidamente), y con un diámetro grande, el volumen del espacio muerto aumenta significativamente, lo que también dificulta la respiración. muy dificil. El diámetro óptimo del tubo es de 18 a 20 mm. El uso de un tubo que no tiene una longitud o un diámetro estándar puede provocar una hiperventilación involuntaria.
Al nadar en un aparato de respiración autónomo. Las principales dificultades para respirar también están asociadas con una mayor resistencia a la inhalación y la exhalación. La distancia entre el llamado centro de presión y la caja del respirador es la que menos influye en el aumento de la resistencia respiratoria. El "centro de presión" fue establecido por Jarrett en 1965. Está a 19 cm por debajo y 7 cm por detrás de la cavidad yugular. Al desarrollar varios modelos de aparatos respiratorios, siempre se tiene en cuenta y la caja del respirador se coloca lo más cerca posible de este punto. El segundo factor que influye en el aumento de la resistencia respiratoria es la cantidad de espacio muerto adicional. Es especialmente grande en dispositivos con tubos corrugados gruesos. Un papel importante también juega la resistencia total de varias válvulas, membranas y resortes en el sistema para reducir la presión de la mezcla respirable. Y el último factor es el aumento de la densidad del gas debido al aumento de la presión al aumentar la profundidad.
En los modelos modernos de reguladores, los diseñadores se esfuerzan por minimizar los efectos del aumento de la resistencia respiratoria, creando los llamados respiradores equilibrados. Pero los submarinistas aficionados todavía tienen muchos dispositivos de modelos antiguos con mayor resistencia a la respiración. Estos dispositivos, en particular, son los legendarios AVM-1 y AVM-1m. Respirar estos dispositivos conlleva un alto consumo de energía, por lo que no se recomienda realizar trabajos físicos pesados en ellos y realizar inmersiones prolongadas a profundidades superiores a los 20 m.
El tipo óptimo de respiración al nadar con un aparato respiratorio autónomo. Se debe considerar una respiración más lenta y profunda. La frecuencia recomendada es de 14 a 17 respiraciones por minuto. Con este tipo de respiración se garantiza un intercambio de gases suficiente con un trabajo mínimo de los músculos respiratorios y se facilita la actividad del sistema cardiovascular. La respiración frecuente dificulta el trabajo del corazón y provoca una sobrecarga.
Afecta el funcionamiento del sistema respiratorio y la velocidad de inmersión en profundidad. Con un rápido aumento de la presión (compresión), la capacidad vital de los pulmones disminuye; con un aumento lento, permanece prácticamente sin cambios. La disminución de la capacidad vital se debe a varios motivos. En primer lugar, al sumergirse en profundidad, para compensar la presión externa, un volumen adicional de sangre ingresa a los pulmones y, aparentemente, con una compresión rápida, algunos bronquiolos son comprimidos por vasos sanguíneos "hinchados"; Este efecto se combina con un rápido aumento de la densidad del gas y, como resultado, el aire se bloquea en algunas zonas de los pulmones ( Aparecen "trampas de aire"»). « Trampas de aire"son extremadamente peligrosos, ya que aumentan significativamente el riesgo de barotraumatismo pulmonar tanto durante la inmersión continua como durante el ascenso, especialmente si no se respetan el modo y la velocidad de ascenso. La mayoría de las veces, estas "trampas" las forman buceadores que están bajo el agua en posición vertical. Hay un matiz más asociado con la posición vertical del buceador. Ésta es la heterogeneidad del intercambio de gases en posición vertical: bajo la influencia de la gravedad, la sangre ingresa a las partes inferiores de los pulmones y la mezcla de gases se acumula en las partes superiores, agotadas en sangre. Si el buceador está bajo el agua en posición horizontal, boca abajo, el valor relativo de la ventilación alveolar aumenta significativamente, en comparación con su posición vertical, mejora el intercambio de gases y la saturación de oxígeno de la sangre arterial.
Durante el período de descompresión y algún tiempo después, la capacidad vital también parece reducirse debido al aumento del flujo sanguíneo hacia los pulmones.
Afecta negativamente al sistema respiratorio. A esto se suma el hecho de que el aire que sale de los cilindros suele estar frío y prácticamente no contiene humedad. La inhalación de gas frío puede provocar problemas respiratorios, que se manifiestan por temblores de los músculos respiratorios, dolor en el pecho, aumento de la secreción de las mucosas de la nariz, tráquea y bronquios y dificultad para respirar. Al nadar en agua fría, el problema de la secreción de moco se vuelve especialmente agudo: los movimientos de deglución, necesarios para igualar la presión en la cavidad del oído medio, se vuelven difíciles. Y debido al hecho de que el aire entrante prácticamente no contiene humedad, se puede desarrollar irritación de las membranas mucosas de los ojos, la nariz, la tráquea y los bronquios. Un factor agravante en este caso también es el enfriamiento del cuerpo.
Para mantener la vida es necesario, por un lado, que las células de un organismo vivo absorban continuamente oxígeno y, por otro, eliminar el dióxido de carbono formado como resultado de los procesos de oxidación. Estos dos procesos paralelos constituyen la esencia de la respiración.
En animales multicelulares altamente organizados, la respiración la proporcionan órganos especiales: los pulmones.
Los pulmones humanos están formados por muchas pequeñas vesículas pulmonares individuales de los alvéolos con un diámetro de 0,2 mm. Pero como su número es muy grande (unos 700 millones), la superficie total es importante y asciende a 90 m 2.
Los alvéolos están densamente entrelazados con una red de los vasos sanguíneos más finos: los capilares. La pared de la vesícula pulmonar y del capilar juntos tiene sólo 0,004 mm de espesor.
Así, la sangre que fluye a través de los capilares de los pulmones entra en contacto extremadamente estrecho con el aire en los alvéolos, donde se produce el intercambio de gases.
El aire atmosférico ingresa a las vesículas pulmonares y pasa por las vías respiratorias.
El tracto respiratorio en sí comienza en la llamada laringe, en el lugar por donde la faringe pasa al esófago. A la laringe le sigue la tráquea, una tráquea con un diámetro de unos 20 mm, en cuyas paredes hay anillos cartilaginosos (Fig. 7).
Arroz. 7. Vías respiratorias superiores:
1 - cavidad nasal: 2 - cavidad bucal; 3 - esófago; 4 - laringe y tráquea (tráquea); 5 - epiglotis
La tráquea pasa a la cavidad torácica, donde se divide en dos grandes bronquios, el derecho y el izquierdo, de los que cuelgan los pulmones derecho e izquierdo. Al ingresar al pulmón, las ramas de los bronquios, sus ramas (bronquios medianos y pequeños) se vuelven gradualmente más delgadas y, finalmente, pasan a las ramas terminales más delgadas: los bronquiolos, sobre los cuales se asientan los alvéolos.
El exterior de los pulmones está cubierto por una membrana suave y ligeramente húmeda: la pleura. Exactamente la misma membrana recubre el interior de la pared de la cavidad torácica, formada en los lados por las costillas y los músculos intercostales, y por debajo por el diafragma o el músculo pectoral.
Normalmente, los pulmones no están fusionados con las paredes del tórax, solo están apretados firmemente contra ellas. Esto ocurre porque no hay aire en las cavidades pleurales (entre las membranas pleurales de los pulmones y las paredes torácicas), que son como hendiduras estrechas. Dentro de los pulmones, en los alvéolos, siempre hay aire que se comunica con el aire atmosférico, por lo que existe (en promedio) presión atmosférica en los pulmones. Presiona los pulmones contra las paredes del tórax con tal fuerza que los pulmones no pueden separarse de ellas y seguirlas pasivamente mientras el tórax se expande o contrae.
La sangre, al realizar una circulación continua a través de los vasos de los alvéolos, captura oxígeno y libera dióxido de carbono (CO 2). Por lo tanto, para un intercambio gaseoso adecuado es necesario que el aire de los pulmones contenga la cantidad necesaria de oxígeno y no esté demasiado lleno de CO 2 (dióxido de carbono). Esto está garantizado por la constante renovación parcial del aire en los pulmones. Cuando se inhala, el aire fresco del aire ingresa a los pulmones y, cuando se exhala, se elimina el aire ya usado.
La respiración se produce de la siguiente manera. Durante la inhalación, la fuerza de los músculos respiratorios expande el tórax. Los pulmones, siguiendo pasivamente al tórax, aspiran aire a través del tracto respiratorio. Luego, el tórax, debido a su elasticidad, disminuye de volumen, los pulmones se comprimen y empujan el exceso de aire a la atmósfera. Se produce la exhalación. Durante la respiración tranquila, 500 ml de aire ingresan a los pulmones de una persona durante cada respiración. Exhala la misma cantidad. Este aire se llama aire respirable. Pero si, después de una inhalación normal, respira profundamente, entrarán otros 1500-3000 ml de aire a los pulmones. Se llama adicional. Además, al exhalar profundamente después de una exhalación normal, se pueden eliminar de los pulmones hasta 1000-2500 ml del llamado aire de reserva. Sin embargo, incluso después de esto, quedan alrededor de 1000-1200 ml de aire residual en los pulmones.
La suma del volumen de aire respiratorio, adicional y de reserva se denomina capacidad vital de los pulmones. Se mide mediante un dispositivo especial: un espirómetro. En diferentes personas, la capacidad vital de los pulmones oscila entre 3000 y 6000-7000 ml.
Una alta capacidad vital es fundamental para los buceadores. Cuanto mayor sea la capacidad pulmonar, más bajo el agua podrá permanecer un buceador.
La respiración está regulada por células nerviosas especiales, el llamado centro respiratorio, que se encuentra junto al centro vasomotor en el bulbo raquídeo.
El centro respiratorio es muy sensible al exceso de dióxido de carbono en la sangre. Un aumento de dióxido de carbono en la sangre irrita el centro respiratorio y aumenta la velocidad de la respiración. Por el contrario, una fuerte disminución del contenido de dióxido de carbono en la sangre o en el aire alveolar provoca un cese breve de la respiración (apnea) durante 1 a 1,5 minutos.
La respiración está bajo cierto control de la voluntad. Una persona sana puede contener voluntariamente la respiración durante 45 a 60 segundos.
El concepto de intercambio de gases en el cuerpo.(respiración externa e interna). La respiración externa asegura el intercambio de gases entre el aire exterior y la sangre humana, satura la sangre con oxígeno y elimina el dióxido de carbono. La respiración interna asegura el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos del cuerpo.
El intercambio de gases en los pulmones y los tejidos se produce como resultado de la diferencia de presiones parciales de los gases en el aire alveolar, la sangre y los tejidos. La sangre venosa que fluye hacia los pulmones es pobre en oxígeno y rica en dióxido de carbono. La presión parcial de oxígeno en él (60-76 mm Hg) es significativamente menor que en el aire alveolar (100-110 mm Hg) y el oxígeno pasa libremente de los alvéolos a la sangre. Pero la presión parcial del dióxido de carbono en la sangre venosa (48 mm Hg) es mayor que en el aire alveolar (41,8 mm Hg), lo que obliga al dióxido de carbono a salir de la sangre y pasar a los alvéolos, de donde se elimina durante la exhalación. . En los tejidos del cuerpo, este proceso ocurre de manera diferente: el oxígeno de la sangre ingresa a las células y la sangre se satura con dióxido de carbono, que se encuentra en abundancia en los tejidos.
La relación entre las presiones parciales de oxígeno y dióxido de carbono en el aire atmosférico, la sangre y los tejidos corporales se puede ver en la tabla (los valores de presión parcial se expresan en mmHg).
Cabe agregar que un alto porcentaje de dióxido de carbono en la sangre o los tejidos favorece la descomposición del óxido de hemoglobina en hemoglobina y oxígeno puro, y un alto contenido de oxígeno favorece la eliminación del dióxido de carbono de la sangre a través de los pulmones.
Características de respirar bajo el agua.. Ya sabemos que una persona no puede utilizar el oxígeno disuelto en el agua para respirar, ya que sus pulmones sólo necesitan oxígeno gaseoso.
Para garantizar las funciones vitales del cuerpo bajo el agua, es necesario administrar sistemáticamente la mezcla respiratoria a los pulmones.
Esto se puede hacer de tres formas: a través de un tubo de respiración, utilizando un aparato respiratorio autónomo y suministrando aire desde la superficie del agua a dispositivos aislantes (trajes espaciales, batiscafos, casas). Estos caminos tienen sus propias características. Se sabe desde hace mucho tiempo que bajo el agua se puede respirar mediante un snorkel a una profundidad de no más de 1 m.
A mayores profundidades, los músculos respiratorios no pueden superar la resistencia adicional de la columna de agua, que presiona el pecho. Por lo tanto, para nadar bajo el agua se utilizan tubos de respiración de no más de 0,4 m de longitud.
Pero incluso con un tubo de este tipo, la resistencia respiratoria sigue siendo bastante alta; además, el aire que ingresa al inhalar está algo empobrecido en oxígeno y tiene un ligero exceso de dióxido de carbono, lo que conduce a la excitación del centro respiratorio, expresada en una dificultad moderada para respirar. respiración (la frecuencia respiratoria aumenta de 5 a 7 respiraciones por minuto).
Para garantizar una respiración normal en profundidad, es necesario suministrar aire a los pulmones a una presión que corresponda a la presión a una profundidad determinada y pueda equilibrar la presión externa del agua sobre el pecho.
En un traje de oxígeno, la mezcla respiratoria se comprime hasta el grado necesario antes de entrar en los pulmones; en una bolsa respiratoria, se comprime directamente mediante la presión ambiental.
En un aparato respiratorio autónomo de aire comprimido, esta función se realiza mediante un mecanismo especial. En este caso, es importante observar ciertos límites de resistencia respiratoria, ya que una cantidad significativa tiene un efecto negativo en el sistema cardiovascular humano, causa fatiga de los músculos respiratorios, como resultado de lo cual el cuerpo no puede mantener el patrón de respiración necesario.
En los aparatos pulmonares, la resistencia respiratoria sigue siendo bastante alta. Su magnitud se estima debido al esfuerzo de los músculos respiratorios, que crea un vacío en los pulmones, el tracto respiratorio, el tubo de inhalación y en la cavidad submembrana de la válvula pulmonar. En condiciones de presión atmosférica, así como en la posición vertical de un buceador en el agua, cuando la válvula de demanda pulmonar está al mismo nivel que el "centro" de los pulmones, la resistencia respiratoria durante la inhalación es de aproximadamente 50 mm de agua. . Arte. Durante la natación horizontal con buceo, cuya válvula de demanda pulmonar está ubicada detrás de la espalda en los cilindros, la diferencia entre la presión del agua en la membrana de la válvula de demanda pulmonar y en el pecho del buceador es de aproximadamente 300 mm de agua. Arte.
Por tanto, la resistencia a la inhalación alcanza los 350 mm de agua. Arte. Para reducir la resistencia respiratoria, la segunda etapa de reducción en los nuevos tipos de equipos de buceo se coloca en la boquilla.
En equipos ventilados, donde el aire se suministra a través de una manguera desde la superficie, se comprime mediante bombas o compresores de buceo especiales, y el grado de compresión debe ser proporcional a la profundidad de inmersión. La cantidad de presión en este caso se controla mediante un manómetro instalado entre la bomba y la manguera de buceo.
Existe una creencia generalizada de que nuestros antepasados, en caso de una u otra situación extrema durante las hostilidades, podían respirar con éxito utilizando los dispositivos más simples, como un tubo, mientras estaban sumergidos en agua durante mucho tiempo, y la profundidad de inmersión era supuestamente medido en metros, tiempo - en horas, un tubo - cañas simples (por ejemplo, cruzar en secreto una barrera de agua, escapar de la persecución, etc.).
Considerando que nuestra persona es una figura creativa, todo lo que sabe o escucha busca ser verificado de inmediato en la práctica, nos consideramos obligados a advertir sobre posibles errores asociados a la respiración en condiciones especiales. Esto está especialmente relacionado con la posibilidad de respirar bajo el agua utilizando los medios disponibles. Antes de realizar este tipo de comprobaciones, especialmente a profundidades superiores a 1 metro, es necesario comprender claramente la física del proceso.
Tengamos en cuenta que las pruebas prácticas de la posibilidad de respirar bajo el agua con medios improvisados, y a profundidades de más de 1 metro, por regla general, terminan muy mal: los "experimentadores" terminan durante mucho tiempo en una cama de hospital con enfermedades graves. trastornos circulatorios. ¡Las historias de "personas experimentadas", su experiencia de bucear (si la hay) o confiar en la experiencia de bucear de otra persona sin una comprensión clara de los procesos físicos que ocurren durante esto son mortalmente peligrosas!
¿Por qué? Hay varias razones.
1. Para garantizar la respiración bajo el agua, el objeto a través del cual se realiza la respiración debe tener al menos un área de flujo que asegure el flujo de aire a los pulmones en el volumen requerido para el acto de respirar, por un lado, y debe estar por encima de la superficie del agua, incluso cuando está agitada; por otro lado, porque el efecto del agua que entra en los pulmones durante la respiración no requiere comentarios.
2. Desigualdad de presiones que actúan desde el interior y el exterior del cuerpo cuando se sumerge en agua, con todas las consecuencias consiguientes.
Consideremos un diagrama de la interacción de la presión del aire (exterior e interior) sobre una persona (ver diagrama en la Fig. 2.10) acostada en un sofá y bajo la influencia de la presión del aire atmosférico.
Como puede verse en el diagrama, la cavidad pleural interna está bajo una presión igual a la atmosférica, mientras que toda la superficie exterior del cuerpo (incluido el pecho) también está bajo una presión igual a la atmosférica, es decir. 1 kgf/cm2.
Así, podemos hablar de la igualdad de la presión interna y externa que actúa sobre el cuerpo humano y, por tanto, de la ausencia (en el caso general) de interferencias que impidan la circulación sanguínea normal bajo la influencia de la presión atmosférica.
Una imagen completamente diferente de la interacción de la presión del aire (exterior e interior) sobre una persona ocurre cuando se sumerge bajo el agua y respira a través de un tubo conectado a la atmósfera (ver diagrama en la Fig. 2.11).
En este caso, desde el interior, desde los pulmones, el aire presiona con la fuerza de una atmósfera (es decir, el mismo 1 kgf/cm2), y desde el exterior, sobre el cuerpo (incluido el pecho), presiona:
Aire con la misma fuerza de una atmósfera (1 kgf/cm2);
Una columna de agua con una altura igual a la profundidad de inmersión.
¿Qué pasa en este caso?
1. Entonces, a una profundidad de inmersión, por ejemplo, igual a 50 cm desde la superficie del agua, el cofre está bajo un exceso de presión desde el exterior, creado por una columna de agua con una altura igual a la profundidad de inmersión, es decir. en este caso, 50 cm de columna de agua, o 50 gf/cm 2 (5 kgf/dm 2). Esto hace que la respiración sea notablemente más difícil, porque... Teniendo en cuenta el área del tórax, se crean condiciones en las que es necesario respirar en condiciones equivalentes a aquellas en las que una carga de 15 a 20 kg presiona el pecho.
Pero se trata de dificultades puramente físicas que acompañan al acto de respirar en tales condiciones.
2. No se trata sólo de dificultades puramente físicas. Mucho más peligrosa y grave es la manifestación de trastornos circulatorios. Bajo la influencia del exceso de presión creado por una columna de agua y que actúa sobre toda la superficie del cuerpo, la sangre se desplaza desde las partes del cuerpo donde la presión es mayor (piernas, cavidad abdominal), en áreas de menor presión, hacia el pecho y cabeza. Los vasos llenos de sangre de estas partes del cuerpo impiden la salida normal de sangre del corazón y la aorta: esta última se expande excesivamente por el exceso de sangre y, como resultado, si no la muerte, sí una enfermedad grave.
Los estudios experimentales realizados por el médico austriaco R. Stiegler y descritos por él en el libro "Bañarse, nadar y bucear" (Viena) confirmaron plenamente lo anterior. Realizó experimentos consigo mismo, sumergiendo su cuerpo y su cabeza en agua con un tubo que salía de su boca.
Los resultados experimentales se presentan en la Tabla 2.
PESCA SUBMARINA
Características de respirar bajo el agua.
Ya sabemos que el oxígeno disuelto presente en el agua no puede ser utilizado por el ser humano para respirar, ya que los pulmones sólo necesitan oxígeno gaseoso. Para garantizar las funciones vitales del cuerpo bajo el agua, es necesario suministrar sistemáticamente una cantidad suficiente de oxígeno a los pulmones. Esto se puede hacer de las siguientes maneras:
A través de un tubo de respiración;
Utilizar aparatos de respiración autónomos;
Suministro desde la superficie del agua a trajes espaciales, batiscafos, casas tipo Cousteau, etc.;
Por regeneración (restauración) en submarinos.
Todos estos caminos no son naturales para el ser humano y tienen características propias.
Respirar a través de un tubo. Se sabe que mientras estás bajo el agua a una profundidad de no más de un metro, puedes respirar a través de un snorkel. A mayores profundidades, los músculos respiratorios, como sabemos, no pueden superar la resistencia adicional que se forma tanto durante la inhalación como durante la exhalación. En la práctica, para nadar bajo el agua se utilizan tubos respiratorios de no más de 0,4 m de longitud.
Respirar en dispositivos autónomos. Para garantizar una respiración normal a una profundidad significativa, es necesario suministrar aire a los pulmones a una presión que pueda equilibrar la presión externa del agua sobre el pecho.
En un traje de oxígeno, la mezcla respiratoria se comprime al grado requerido en la bolsa respiratoria directamente por la presión ambiental antes de ingresar a los pulmones.
En un aparato respiratorio autónomo de aire comprimido, esta función la realiza una válvula de demanda pulmonar.
En este caso, es especialmente importante observar ciertos límites de resistencia respiratoria, ya que una cantidad significativa tiene un efecto negativo en el sistema cardiovascular humano, causa fatiga de los músculos respiratorios, como resultado de lo cual el cuerpo no puede mantener el patrón respiratorio necesario.
En los aparatos pulmonares, la resistencia respiratoria sigue siendo bastante alta. Su valor se estima por el vacío máximo en el sistema de conducción de gas del aparato cerca de la boquilla, es decir, en las inmediaciones de la boca de la persona.
En el equipo de buceo doméstico, en el aire es insignificante y equivale aproximadamente a 40-60 mm de agua. Arte. Sin embargo, bajo el agua, la resistencia, especialmente al inicio de la inspiración, aumenta significativamente y alcanza los 200-330 mm de agua. Arte. (con el nadador en posición horizontal).
La resistencia respiratoria depende de:
a) sobre la ubicación de la válvula pulmonar en relación con los pulmones humanos;
b) de la cantidad de resistencia mecánica de la máquina, que es superada por los músculos respiratorios. Esta es la fuerza de los resortes, la contrapresión en las válvulas, la fuerza de fricción en las juntas axiales, etc.;
c) de la longitud de las mangueras de entrada y salida, la naturaleza de su superficie interior, el tamaño de la caja de la boquilla y la presencia de válvulas en ella.
De la resistencia respiratoria total, la mayor parte es la resistencia que depende de la ubicación de la válvula pulmonar, es decir, de la diferencia de presión sobre la membrana de la válvula y el tórax. Para reducir esta diferencia, la válvula de demanda pulmonar se coloca al frente, a la altura del pecho del nadador, en el estómago y cerca de la caja de la boquilla.
Actualmente, también existen diseños de válvulas de demanda pulmonar en las que se logra una disminución en la cantidad de resistencia respiratoria mediante varios tipos de dispositivos de compensación, reduciendo el volumen de la cámara y las mangueras de la válvula de demanda pulmonar.