Buceo para niños

El buceo es cuando una persona se sumerge en el agua, ya sea en el mar, un lago, un río, una cantera inundada o una piscina. Se hace para practicar un deporte, trabajar (buceo profesional), investigar (buceo científico) o con fines militares.

Cuando se bucea usando una escafandra (un traje especial con casco), se le llama escafandrismo. Si se bucea sin aparatos para respirar, aguantando la respiración, se llama apnea o buceo libre. El término submarinismo se usa específicamente para el buceo en el mar, que es el tipo de buceo más popular en el mundo. Si se bucea en cuevas o túneles inundados, se llama espeleobuceo. Y si es en lagos de montaña, se conoce como buceo de altura.

En la mayoría de las formas de buceo que usan equipos para respirar, el sistema más común es la escafandra autónoma. Esta usa un regulador conectado a una o más botellas de aire comprimido. El regulador reduce la alta presión del aire de la botella a la misma presión del agua alrededor del buceador. Así, la persona puede respirar normalmente sin necesidad de cables o tubos desde la superficie. En 1943, los franceses Jacques-Yves Cousteau y Émile Gagnan inventaron los reguladores que aún se usan hoy en el buceo autónomo.

¿Cómo empezó el buceo?

Buceo en cuevas.

Buzos recorriendo un naufragio de la Segunda Guerra Mundial.

Submarinista cruzando un estrecho bajo la isla de Corbera, Santander, España.

Hay pruebas de que el buceo en apnea (aguantando la respiración) se ha practicado por miles de años. Se usaba para conseguir comida, objetos valiosos como perlas o coral, y también en actividades militares.

El buceo con escafandra, que usa un casco y aire enviado desde la superficie, comenzó a desarrollarse en el siglo XVI. Desde 1605, era obligatorio que las flotas españolas tuvieran dos buzos a bordo para la Carrera de Indias.

Sin embargo, la escafandra limitaba mucho el movimiento del buceador, ya que estaba conectado a la superficie por una manguera de aire. Los inventores buscaron la manera de que el buceador fuera autónomo, es decir, que no necesitara ninguna conexión con la superficie. Esto llevó a algunos inventos en el siglo XIX, pero no fueron muy eficientes. El más conocido fue el regulador Rouquayrol-Denayrouze, que Julio Verne menciona en su novela Veinte mil leguas de viaje submarino.

Pero el gran avance llegó en 1942. En ese año, Émile Gagnan, un ingeniero de la empresa Air Liquide en París, hizo más pequeño un regulador Rouquayrol-Denayrouze. Lo adaptó para usarlo en motores de coches, ya que los alemanes ocupaban Francia y no había gasolina. Henri Melchior, suegro de Jacques-Yves Cousteau y dueño de Air Liquide, pensó que este regulador podría servirle a Cousteau. Cousteau estaba tratando de crear un sistema de respiración subacuática que diera total libertad al buceador. Melchior los presentó en París en diciembre de 1942, y comenzaron a trabajar juntos.

En pocas semanas, a principios de 1943, crearon el primer prototipo de regulador en las fábricas de Air Liquide en Boulogne-Billancourt. Cousteau hizo las primeras pruebas en el río Marne, mientras Gagnan y un amigo lo observaban. La primera prueba no funcionó bien. Como Cousteau cuenta en su libro El mundo del silencio, si estaba acostado, todo iba bien. Pero si se ponía de pie con la cabeza hacia arriba, el aire se escapaba sin parar. Y si estaba cabeza abajo, el aire apenas salía.

Pronto, Gagnan y Cousteau encontraron la solución y diseñaron un segundo prototipo. Cuando estuvo listo, Cousteau estaba en Bandol, en el sur de Francia. Gagnan se lo envió por correo. Cousteau estaba en Bandol porque su amigo Philippe Tailliez tenía una villa junto al mar. Cousteau también tenía una villa cerca, pero la playa de Tailliez era perfecta para probar el equipo sin que los alemanes los vieran.

El paquete llegó a la estación de tren de Bandol una mañana de junio de 1943. Cousteau probó el aparato de inmediato con su esposa Simone y sus amigos Frédéric Dumas y Philippe Tailliez. Simone se quedó en la superficie con máscara de buceo y tubo respirador, vigilando a su esposo. Dumas y Tailliez esperaban en la playa, listos para ayudar si Simone daba la señal. Esta vez, la prueba fue un éxito. Una placa en esa playa, colocada en 1997 por el Museo Frédéric Dumas, conmemora este momento histórico: el nacimiento del buceo moderno.

El regulador Cousteau-Gagnan combinó una botella de aire comprimido con un regulador que entregaba aire al buceador cuando lo necesitaba. La botella de aire comprimido, más segura y con más capacidad que las anteriores, fue un avance de Air Liquide.

El regulador, en la forma que Gagnan conoció, fue inventado por Benoît Rouquayrol en 1860 y adaptado para el submarinismo por Auguste Denayrouze en 1864. Al hacer más pequeño el regulador Rouquayrol-Denayrouze y adaptarlo a una botella de aire comprimido más segura y con mayor duración, Émile Gagnan y Jacques-Yves Cousteau crearon el primer equipo autónomo de respiración subacuática.

Desde ese momento, el buceador ya no necesitaba estar conectado a la superficie. En 1957, con un equipo fabricado por la empresa Nemrod, el buceador barcelonés Eduard Admetlla logró sumergirse hasta los 100 metros de profundidad, estableciendo un récord mundial.

A partir de este invento, se han hecho muchas mejoras en el diseño y la calidad del equipo de buceo, pero el principio básico sigue siendo el mismo. Es sorprendente cómo esta tecnología se ha mantenido casi sin cambios por más de cincuenta años.

Tipos de buceo

Buceo con escafandra autónoma

Buceo con snorkel

El buceo recreativo se practica de dos maneras:

• Buceo libre o en apnea: Consiste en descender aguantando la respiración, sin equipos de buceo tradicionales. La palabra "apnea" viene del griego "apnoia".
• Buceo autónomo o con escafandra autónoma: Se usa una botella de aire comprimido para respirar bajo el agua.

Las técnicas de apnea y el buceo autónomo con aire se consideran recreativas. También se incluye el uso de mezclas de aire enriquecido (Nitrox) con hasta un 40% de O₂. Sin embargo, otras mezclas de gases (Nitrox más enriquecido, Heliox, Trimix) o el uso de recicladores de aire (rebreathers) se consideran buceo técnico o profesional. Esto se debe al mayor riesgo y a la preparación especial que necesita el buceador.

Generalmente, el buceo recreativo se limita a profundidades de 20 a 40 metros. En cambio, el buceo profesional, con mezclas de gases especiales, puede alcanzar profundidades de más de 100 metros.

El buceo libre o en apnea se hace aguantando la respiración después de tomar mucho aire en la superficie. Se puede practicar sin equipo especial, pero lo normal es usar una máscara, aletas, un tubo de respiración (esnórquel), lastre y, si hace frío, un traje especial. Es la forma más sencilla y antigua de buceo, usada por el ser humano para buscar comida (peces, mariscos), recursos (algas, esponjas, corales) y objetos valiosos (perlas).

En el buceo autónomo, el buzo usa una botella con aire comprimido que le permite respirar bajo el agua por un tiempo considerable (aproximadamente una hora). Además del equipo básico y la botella, se usa un arnés, un sistema para controlar la flotabilidad (llamado chaleco hidrostático o estabilizador), un regulador (que controla el aire de la botella) y un sistema de lastre. Para mayor seguridad, se necesitan instrumentos como el profundímetro (para saber la profundidad) y el manómetro (para saber cuánto aire queda). También se usan mucho los ordenadores de buceo, que indican los límites de profundidad según el tiempo y la mezcla de aire.

El buceo recreativo (libre o autónomo) es una actividad segura, pero tiene riesgos que exigen conocimiento y responsabilidad. Es importante tener una buena preparación, conocer el equipo, aplicar las medidas de seguridad, tener conocimientos básicos de técnica y fisiología, y respetar el medio acuático.

Reglas y entrenamiento

Nivel de educación buceo con.

La popularidad del buceo ha crecido gracias a documentales (como los de Jacques Cousteau), la investigación sobre cómo afecta el buceo al cuerpo y la mejora de los equipos.

Existen muchas especialidades en el buceo, tanto para diversión como para trabajo o fines militares. Algunas son: fotografía submarina, buceo profundo, buceo en pecios (barcos hundidos), buceo en cavernas, buceo nocturno, arqueología submarina, investigación biológica, mantenimiento de barcos, pesca submarina, o búsqueda y rescate. Algunas de estas especialidades requieren cursos de formación especiales.

Debido a cómo el buceo afecta el cuerpo, es necesario seguir reglas estrictas y respetar los límites de seguridad. Por eso, para practicar buceo de forma segura (especialmente el autónomo), se necesita un entrenamiento específico. Cada país tiene sus propias reglas y controles. Generalmente, se pide una certificación reconocida que demuestre el conocimiento de las normas, y a veces, cierta experiencia (un número de inmersiones previas, que suele ser entre 15 y 50, según la dificultad del lugar).

Hay varias organizaciones y agencias que certifican a los buceadores en el mundo. Las principales son: Confederación Mundial de Actividades Subacuáticas (C.M.A.S.), SSI Escuela Internacional de Buceo (S.S.I.), la Asociación Profesional de Instructores de Buceo (P.A.D.I.), Scuba Diving International (SDI), International Diving Association (I.D.A.), American Canadian Underwater Certification (A.C.U.C.), NAUI Asociación Nacional (Americana) de Instructores Subacuáticos (NAUI), (IDEA) International Diving Educators Association, y (B.S.A.C.), SWAT Diving - Subacuatic World Agency Training, entre otras. Estas organizaciones aseguran que los alumnos cumplan con los estándares mínimos de formación para cada nivel. Los estándares de seguridad se basan en los de organizaciones internacionales como CMAS, EUF, IDSA, IMCA, WRSTC e IDSSC. El nivel de habilidad del buceador se muestra en su certificación.

Bandera informativa sobre actividades de buceo recreativo.

Bandera indicadora de buzo sumergido, según el Código Internacional.

Cuando se bucea en aguas abiertas con barcos, es obligatorio avisar a las demás embarcaciones con una "boya deco" (bandera de advertencia). En el Código Internacional de Señales, la bandera alfa (A) en un barco parado significa "Buzo sumergido, mantenga distancia". La bandera roja con una diagonal blanca se usa internacionalmente para identificar el buceo recreativo, pero no es una señal oficial para la navegación según la OMI.

Aunque la mayoría de las certificadoras de buceo recreativo insisten en que nunca se debe bucear solo, hay discusiones al respecto. En 2001, Drew Richardson, un miembro importante de PADI, dijo que el buceo en solitario puede ser aceptable para buceadores con la calificación y experiencia adecuadas.

Equipo necesario para bucear

Buceador con el equipo necesario.

El equipo de buceo se divide en:

• Equipo ligero: aletas, visor (máscara) y tubo respirador (esnórquel).
• Equipo autónomo: botella de aire, chaleco hidrostático, regulador con profundímetro y manómetro, y lastre.

Además, el equipo autónomo suele incluir un ordenador de buceo, una boya de señalización, una linterna y un pequeño cuchillo. Dependiendo de la temperatura del agua, también se pueden usar un gorro y guantes.

Equipo básico

Este equipo permite el buceo en apnea (aguantando la respiración). Incluye:

Máscara o visor

La máscara permite ver bajo el agua al evitar que el agua entre en contacto directo con los ojos. El ojo humano no ve bien bajo el agua porque la luz se desvía de forma diferente. La máscara crea una capa de aire entre los ojos y el agua, lo que facilita la visión.

La máscara tiene un borde de goma, látex o silicona que se ajusta a la cara para que no entre agua. También tiene cristales planos de vidrio templado y tiras ajustables para sujetarla a la cabeza. Una buena máscara debe:

• Incluir la nariz en su volumen interno para poder igualar las presiones y evitar que se pegue a la cara.
• Tener espacio flexible para la nariz para poder hacer la maniobra de Valsalva (soplar suavemente con la nariz tapada).
• Ser hermética, ajustándose bien y cómodamente a la cara.
• Si es para buceo en apnea, debe tener el menor volumen de aire posible dentro.

Tubo respirador o esnórquel

El esnórquel es un tubo de plástico flexible con forma de bastón que permite respirar en la superficie con la cara bajo el agua. Los buceadores de apnea lo usan, y es parte del equipo obligatorio para el buceador recreativo. Sirve para respirar en la superficie y así ahorrar el aire de la botella. Hay muchos tipos de esnórquels: con válvulas para sacar el agua, con trampas para evitar que entre agua por arriba, rígidos, flexibles, etc.

Traje de buceo

Traje seco de neopreno para buceo

El traje de buceo protege al buzo del frío. El cuerpo humano pierde calor mucho más rápido en el agua que en el aire. Si el agua está por debajo de los 27 °C, es bueno usar aislamiento térmico. Si está por debajo de 22 °C, es necesario, y con 15 °C o menos, es indispensable un buen traje.

Hay tres tipos principales de trajes:

• Trajes húmedos: Hechos de materiales como el neopreno. Permiten que una pequeña capa de agua entre y se caliente con el cuerpo, creando aislamiento. Su eficiencia depende del grosor y de lo bien que se ajusten al cuerpo. Pueden ser cortos o largos, de una o dos piezas.
• Trajes semisecos: Son más ajustados y tienen cierres especiales para reducir la entrada de agua.
• Trajes secos o estancos: Tienen sellos en puños, tobillos y cuello, y una cremallera especial que impide completamente la entrada de agua. Son más efectivos que los húmedos porque mantienen el cuerpo seco. Suelen usarse con ropa interior térmica. El aire dentro del traje seco también se comprime, por lo que hay que aprender a manejarlo con válvulas especiales.

El traje puede complementarse con un gorro y guantes. En aguas frías, un buen gorro es esencial, ya que se pierde mucho calor por la cabeza. Los guantes y botas de neopreno también ayudan a mantener el calor. Sin embargo, en algunos lugares o reservas naturales, los guantes están prohibidos para evitar que se toque la fauna y flora.

Escarpines (o chapines o botines)

Son como botas o zapatos de neopreno que protegen los pies del frío y de las rozaduras de las aletas. Los trajes de buceo secos a menudo ya tienen sus propios escarpines unidos para que no entre agua.

Aletas

Las aletas, también llamadas gualetas, chapaletas o patas de rana, son dos palas que se ponen en los pies. Permiten moverse más rápido bajo el agua. Suelen ser de caucho u otros materiales sintéticos que las hacen rígidas pero flexibles. Hay diferentes diseños que favorecen la velocidad (para buceo libre) o la potencia (para buceo autónomo).

Según cómo se sujetan al pie, las aletas pueden ser:

• Abiertas o ajustables: Se sujetan con una cinta de goma en el tendón de Aquiles y se pueden ajustar. Permiten usar escarpines más gruesos y con suelas robustas.
• Cerradas o calzantes: Son como un zapato de goma y no se pueden ajustar. Los escarpines que se usan con estas aletas son más como calcetines, y sirven para no tener frío y evitar rozaduras.

Cinturón para buceo

Es un cinturón donde se coloca el lastre, que suelen ser piezas de plomo u otro material pesado. El lastre se usa para ayudar a sumergirse y compensar la flotabilidad positiva del traje y de la botella (que pesa menos cuando se vacía). El lastre ayuda a vencer el empuje del agua al inicio de la inmersión. Un buen lastre no debe hundir al buzo si está en reposo. Además del cinturón, el lastre también se puede llevar en los bolsillos del chaleco.

Equipo autónomo o escafandra autónoma

Regulador: primera etapa (que se acopla a la botella de aire comprimido), con manguera de alta presión (manómetro) y tres de «baja» (presión intermedia) una al BCD, y dos a las segundas etapas y boquillas (principal y secundaria -u octopus-).

Además del equipo básico, el equipo para buceo autónomo incluye:

Botella

La botella es un recipiente de acero o aluminio que contiene el aire o gas respirable. Tiene una o dos aberturas donde se conecta la grifería (válvulas y grifos) para controlar el aire y conectarla al regulador. La grifería puede ser de dos tipos:

• Internacional o de estribo: Una mariposa sujeta el regulador a la botella.
• DIN: Sujeta el regulador a la botella con una rosca. Es más resistente y soporta más presión.

El sistema internacional es el más usado, pero el DIN está ganando popularidad por su robustez. Las botellas tienen capacidades de 5 a 18 litros y presiones de 230 a 300 bares. Las más comunes son de 12 o 15 litros a 200 bares.

Las botellas deben revisarse periódicamente para asegurar que están en buen estado. Nunca se debe exceder la presión de carga ni exponerlas a altas temperaturas. En el buceo recreativo se usa aire comprimido, pero cada vez más se usa aire enriquecido o nitrox. Las botellas para mezclas de gases deben estar bien marcadas y etiquetadas.

Chaleco hidrostático (BCD) o (jacket)

Es un chaleco unido a un arnés que sujeta la botella a la espalda. Tiene una cámara de aire que permite al buzo flotar en la superficie y ajustar su flotabilidad bajo el agua. Esto compensa la pérdida de flotabilidad que ocurre al descender (porque el traje y el aire del chaleco se comprimen). El chaleco se infla con aire de la botella o con la boca, y se desinfla con válvulas. También tiene una válvula de seguridad para evitar que se rompa por exceso de presión.

El chaleco hidrostático es como la vejiga natatoria para el pez, ayudando al buzo a controlar su posición en el agua. Incluye sujeciones para el buceador y a menudo tiene bolsillos y anillas para llevar otros objetos.

Regulador

Segunda etapa y boquilla del regulador.

El regulador reduce la presión del aire de la botella para que el buceador pueda respirarlo. Tiene dos partes principales, llamadas "etapas":

• Primera etapa: Recibe el aire directamente de la botella y lo mantiene a una presión intermedia. A esta etapa se conecta el manómetro (que indica la presión de la botella) y las mangueras para inflar el chaleco y para las segundas etapas.
• Segunda etapa: Regula el flujo de aire desde la presión intermedia hasta la boquilla del buzo, a la presión del agua circundante.

Las boquillas o segundas etapas pueden ser:

• De pistón simple: Son las más sencillas y económicas, pero el flujo de aire puede disminuir a grandes profundidades o con poco aire en la botella.
• De membrana compensada: Una membrana permite el paso del aire y aísla el regulador del agua. El flujo de aire no varía con la profundidad.
• De pistón compensado o sobrecompensado: Son de alta gama y también mantienen un flujo de aire constante con la profundidad, pero no aíslan el regulador del agua.

Cinturón de lastre

En el buceo autónomo, la flotabilidad se controla con el lastre (que empuja hacia abajo) y la flotabilidad del buzo, el chaleco y otros equipos (que empujan hacia arriba). El lastre debe ser suficiente para compensar la flotabilidad positiva de la botella cuando está casi vacía. Muchos chalecos modernos ya tienen bolsillos para el lastre, eliminando la necesidad de un cinturón. El sistema de cierre debe ser seguro, pero fácil de soltar en caso de emergencia.

Reloj, profundímetro, manómetro y tablas de buceo

Un ordenador de buceo con funciones inalámbricas y con gas nitrox en su inrerior

Estructura esquemática de un ordenador de buceo

Para bucear con botella, es muy importante controlar el tiempo que se pasa bajo el agua y la profundidad. Estos datos, junto con las tablas de buceo, ayudan al buzo a mantenerse dentro de los límites de seguridad. Así se evita que se acumule demasiado nitrógeno en el cuerpo y se puede subir a la superficie sin riesgo de enfermedad descompresiva.

Hoy en día, los ordenadores de buceo han reemplazado a las tablas. Estos aparatos dan toda la información sobre la duración de la inmersión y los límites de seguridad en tiempo real. Las tablas de buceo se usan ahora más en el buceo técnico, que requiere más tiempo y cálculos. A veces, se usan relojes de buceo como respaldo, por si el ordenador falla.

Ordenador de buceo

El ordenador de buceo es una computadora que usa un programa basado en las tablas de descompresión. Calcula el tiempo límite sin necesidad de paradas de descompresión y lo muestra en pantalla. Así, el buceador puede consultarlo en todo momento y evitar superar los límites de seguridad.

Ventajas del buceo con ordenador:

Seguridad

• Permite ver la profundidad actual, la profundidad máxima, la temperatura del agua y la duración de la inmersión en todo momento.
• Informa en tiempo real sobre el tiempo límite sin paradas de descompresión.
• Muestra la velocidad de ascenso.
• Ayuda a realizar correctamente una parada de seguridad al subir.
• Tiene alarmas si se excede una profundidad o un tiempo límite.
• Permite planificar las inmersiones sin hacer cálculos.
• Se pueden añadir parámetros personales para adaptar los límites de seguridad.

Información

• Proporciona los datos de la inmersión: Profundidad máxima, duración, temperatura, etc.
• Permite comprobar si se ha excedido algún límite de seguridad.
• Ofrece el perfil exacto de la inmersión.

Equipo accesorio

Cuchillo.

Submarinista con propulsor.

• Cuchillo: En muchos países es obligatorio. Sirve para cortar cuerdas o redes que puedan enredar al buceador. Debe ser de material inoxidable y con mango de plástico. En algunos lugares, su uso está prohibido.
• Linterna o foco: En inmersiones de día, ayuda a ver en cuevas, rocas o zonas con poca luz, como los pecios (barcos hundidos). En inmersiones nocturnas, son esenciales. Las linternas suelen ser menos potentes y usan pilas, mientras que los focos son más potentes y tienen batería recargable.
• Carrete: Contiene una cuerda larga que ayuda al buceador a orientarse en recorridos complejos.
• Brújula: Para orientarse bajo el agua.
• Cyalume o luz química: Se atan a la botella o al chaleco en inmersiones nocturnas para que otros buceadores puedan localizarte.
• Pizarra subacuática: Permite comunicarse por escrito o con dibujos bajo el agua con los compañeros.
• Sonajero, maraca o bocina: Sirven para hacer señales de sonido a un buceador cercano.
• Boya inflable: Un pequeño globo cilíndrico con una cuerda que se puede inflar con aire de la botella para marcar una posición en la superficie. Excepcionalmente, puede ayudar a sacar objetos pesados del agua, pero esto no se recomienda porque las cuerdas no están diseñadas para soportar mucho peso y pueden causar accidentes.

¿Qué ocurre en tu cuerpo al bucear?

El cuerpo de un buceador, como cualquier masa, se ve afectado por las leyes de la física al sumergirse. Esto provoca cambios fisiológicos importantes que hay que entender para bucear de forma segura.

Fundamentos físicos

Los tres principios físicos clave del buceo son el principio de Arquímedes, la presión y las leyes de los gases. El primero explica por qué flotamos, el segundo cómo cambia la presión con la profundidad, y el tercero cómo se comportan los gases cuando cambian la presión, el volumen y la temperatura.

Arquímedes

El principio de Arquímedes se aplica al buzo completo. El cuerpo del buceador y su equipo tienen una masa total y desplazan un volumen de agua igual al volumen del cuerpo sumergido. El buzo está sujeto a dos fuerzas opuestas: la gravedad (el peso del buzo y su equipo) y la fuerza de flotación del agua desplazada.

• Si el peso del buzo es mayor que el peso del agua que desplaza, su flotabilidad es negativa y tiende a hundirse.
• Si el peso del buzo es menor que el peso del agua que desplaza, su flotabilidad es positiva y tiende a subir a la superficie.
• Si las fuerzas son iguales, el peso del buzo es igual al peso del agua que desplaza, y la flotabilidad es neutra; el buzo se mantiene en el lugar.

El principio de Arquímedes es clave para que el buzo autónomo mantenga una flotabilidad neutra y es muy importante para el buzo en apnea. El buceador en apnea aprovecha cómo cambia su densidad corporal al sumergirse y la posición de sus pulmones. En la superficie, el apneísta flota. Al sumergirse, el aire de sus pulmones se comprime, y a cierta profundidad, su flotabilidad se vuelve negativa, permitiéndole descender sin esfuerzo. Al subir, con la cabeza hacia arriba, los pulmones están por encima del centro de gravedad, lo que ayuda a que la flotabilidad positiva se sienta antes, reduciendo el esfuerzo para ascender.

Presión

La presión es la fuerza que se ejerce sobre una superficie. El agua ejerce una presión igual en todas las partes de un cuerpo sumergido, y esta presión depende de la profundidad. La presión total que siente un buzo bajo el agua es la suma de la presión atmosférica (por el peso del aire) y la presión hidrostática (por el peso del agua). Por eso, la presión es menor en las montañas que a nivel del mar. Además, como el agua salada es más densa que el agua dulce, a la misma profundidad, un buzo en el mar siente más presión que en un lago.

La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 1 atmósfera. Una columna de 10 metros de agua de mar ejerce aproximadamente 1 atmósfera de presión. Así, para cálculos rápidos, se puede decir que por cada 10 metros de profundidad, la presión aumenta 1 atmósfera o 1 bar (ya que 1,013 bar es casi 1 atm). Por ejemplo, a 10 metros bajo el mar, la presión total es de 2 bar (1 bar atmosférico + 1 bar hidrostático).

El principio de Pascal dice que la presión ejercida sobre un líquido, como la atmosférica, se transmite por igual en todo el líquido. Así, la presión atmosférica se suma a la presión del agua a cada profundidad. De la misma forma, en los tejidos blandos del buzo, la presión interna de las cavidades se iguala a la presión externa.

Leyes de los gases

El cuerpo humano no es una masa uniforme. Aunque nuestros tejidos son principalmente agua (los líquidos no se comprimen fácilmente), tenemos cavidades con gases (aire). El comportamiento de estos gases es lo que más limita lo que el cuerpo humano puede soportar.

Ley general de los gases

La ley general de los gases explica cómo se relacionan la presión, la temperatura y el volumen de un gas. Dice que en una cantidad constante de gas, la relación entre estas variables se mantiene:

Donde P es presión, V es volumen y T es temperatura, en dos momentos diferentes (1 y 2).

Esto significa que si una de las variables de un gas cambia, las otras se ajustarán para mantener el equilibrio. Si la temperatura se mantiene constante (T₁=T₂), la ecuación se simplifica y el equilibrio depende solo de los cambios en la relación entre presión y volumen.

Ley de Boyle - Mariotte

Esta ley explica el equilibrio de un gas a temperatura constante. Al bucear, la temperatura del aire cambia muy poco, por lo que la ley de Boyle es muy útil para entender la relación entre presión y volumen. Dice que:

La presión es inversamente proporcional al volumen de un gas. Esto significa que si la presión sobre un gas aumenta, su volumen disminuye en la misma proporción.

Por ejemplo, una cantidad de aire que en la superficie (1 bar) ocupa un litro, verá su volumen reducido a la mitad ( L) a 2 bar (-10 m), a un tercio ( L) a 3 bar (-20 m), y así sucesivamente.

De igual manera, un litro de aire a 3 bar (-20m) aumentará su volumen en un 50% a 2 bar (1.5 L a -10 m) y se triplicará a 1 bar (3 L en superficie). Los mayores cambios de volumen ocurren en los primeros 10 metros de profundidad.

Ley de Dalton

El aire no es un gas puro, sino una mezcla de gases. La ley de Dalton explica que la presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviera solo ocupando todo el volumen.

Esta ley también se conoce como la ley de las presiones parciales. Significa que la presión parcial de un gas en una mezcla es directamente proporcional a la cantidad de ese gas en la mezcla.

Por ejemplo, si un gas representa el 20% del volumen de una mezcla, su presión parcial será el 20% de la presión total de la mezcla.

El aire normal tiene aproximadamente 21% de Oxígeno y 78% de Nitrógeno, con 1% de otros gases. Redondeando, las presiones parciales serían:

Ley de Henry de disolución de los gases

Cuando un gas entra en contacto con un líquido, las moléculas de gas se disuelven en el líquido. A este fenómeno se le llama disolución de los gases.

Cuando un gas está disuelto en un líquido, se habla de "tensión" del gas. La "presión parcial" se refiere a los gases en una mezcla gaseosa.

La ley de Henry explica que, a una temperatura y condición de saturación dadas, la cantidad de gas disuelto en un líquido es directamente proporcional a la presión que el gas ejerce sobre la superficie del líquido.

"Saturación" significa que la presión del gas (en fase gaseosa) y la tensión del gas (en fase líquida) están en equilibrio.

• Si la presión es mayor que la tensión, el líquido está "subsaturado" y disolverá más gas hasta equilibrarse.
• Si la presión es menor que la tensión, el líquido está "sobresaturado" y liberará gas disuelto hasta equilibrarse.

Ley de difusión de Graham

Esta ley explica la velocidad a la que dos gases se mezclan. Dice que la velocidad de difusión de dos gases, a la misma temperatura y presión, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de sus masas molares.

En otras palabras, un gas con moléculas "ligeras" se difunde más rápido que uno con moléculas "pesadas".

Los dos gases principales en el aire son el nitrógeno (N₂) y el oxígeno (O₂). La masa molar del nitrógeno es 28, y la del oxígeno es 32. Por lo tanto, el nitrógeno se difunde más rápido que el oxígeno.

Ley de difusión de Fick

Esta ley describe la velocidad a la que un gas se mueve a través de una membrana (o capa de tejido). Es proporcional a la superficie expuesta y a la diferencia de presión entre las dos fases del gas. Es inversamente proporcional al grosor de la membrana o tejido. También depende de una constante de difusión específica para cada tejido y gas.

¿Cómo afecta el buceo a tu cuerpo?

Las leyes físicas que acabamos de ver tienen un impacto directo en el cuerpo de un buzo bajo el agua, causando efectos mecánicos y bioquímicos importantes.

Un estudio de 1970 en Estados Unidos y otro en Japón en el año 2000 sugirieron que el buceo recreativo podría ser más riesgoso por hora de actividad que conducir un automóvil. Sin embargo, muchos especialistas consideran el buceo como una de las actividades más seguras del mundo.

El cuerpo humano y el buceo

El cuerpo humano está formado por materia en estado sólido, líquido y gaseoso. El esqueleto es la única estructura rígida, que soporta los demás órganos y tejidos. Los músculos y órganos unidos al esqueleto mantienen su posición. Los órganos "libres" (como los del abdomen) se mantienen en su lugar por el equilibrio de fuerzas. El sistema respiratorio, con sus sacos y conductos, es el principal lugar donde hay gases. La sangre es la fase líquida más importante. Los demás tejidos (músculos y órganos) tienen una consistencia firme y deformable.

Esto nos permite dividir el cuerpo en tres "compartimentos" importantes para el buceo:

• Cajas rígidas: El cráneo (con cavidades de aire como los senos nasales y los oídos) y la caja torácica (que contiene los pulmones y el corazón).
• Órganos abdominales: Separados del tórax por el diafragma, son tejidos muy elásticos y deformables.
• Sangre: En fase líquida, circula por todo el cuerpo, con grandes volúmenes en el corazón y en órganos con muchos vasos sanguíneos (pulmones y sistema nervioso).

Reflejos de inmersión

Además de las propiedades físicas de los materiales del cuerpo, hay que entender algunos mecanismos fisiológicos automáticos que se activan al sumergirse.

El ser humano vive en tierra, y su cuerpo está adaptado a ello. No podemos respirar bajo el agua porque nuestros pulmones no pueden usar el oxígeno disuelto en ella. Por eso, al sumergirnos sin equipo para respirar, el cuerpo entra en una situación de falta de oxígeno. Para adaptarse a esto, el cuerpo humano ha heredado una serie de respuestas automáticas, llamadas "reflejos de inmersión", que incluyen:

• Reducción del flujo sanguíneo en las extremidades.
• Uso de la mioglobina (una proteína que almacena oxígeno en los músculos).
• Aumento del volumen pulmonar.
• Aumento del retorno de sangre al corazón.
• Aumento de presión en el abdomen.
• Respiración con menos presión.

Efectos de la presión

Sabemos que la densidad de un gas cambia proporcionalmente a la presión, y el volumen cambia de forma inversa. Así, si la presión se triplica (a 20m de profundidad), la densidad también se triplica y el volumen se reduce a un tercio.

Cuando un buceador se sumerge, notará cambios de presión en los espacios de aire de su cuerpo. Estos pueden ser naturales, como los senos paranasales y los oídos, o artificiales, como el espacio de aire en la máscara. El aire en estos espacios está a la misma presión que la atmósfera en la superficie. Pero al sumergirse, la presión exterior será mayor, y el volumen de aire dentro de estos espacios disminuirá. A medida que el volumen disminuye, la presión empuja los tejidos del cuerpo hacia el espacio de aire, lo que el buzo siente en sus oídos, senos y máscara. Esto se llama "compresión" de un espacio de aire.

Para evitar molestias, se debe mantener el volumen de estos espacios de aire añadiendo aire durante el descenso. Así, la presión dentro del espacio de aire se iguala a la presión del agua exterior. Esto se llama "compensación".

Existen varias técnicas de compensación:

1. Taparse la nariz y soplar suavemente hacia ella con la boca cerrada. Esto dirige el aire de la garganta a los oídos y senos. Esta técnica se llama Maniobra de Valsalva.
2. Tragar y mover la mandíbula de un lado a otro.
3. Una combinación de las dos: tragar y mover la mandíbula mientras se sopla suavemente con la nariz tapada.

Es muy importante compensar cada pocos metros durante el descenso, antes de sentir molestias. Si se tarda mucho en compensar, la presión del agua puede cerrar el espacio de aire, impidiendo la compensación. Si esto ocurre, se debe subir unos metros e intentar compensar de nuevo. Si aun así no se logra, se debe terminar la inmersión.

Efectos de la disminución de la presión

Cuando se bucea en apnea, el aire en los pulmones disminuye su volumen al descender y lo aumenta al ascender, volviendo al volumen original en la superficie.

El equipo de buceo permite al buzo respirar bajo el agua con aire a la misma presión que el agua circundante. Esto significa que los pulmones tendrán un volumen normal a profundidad. El problema surge al ascender, ya que la presión disminuye y el aire en los pulmones se expandirá demasiado.

La solución es respirar de forma continua, manteniendo las vías respiratorias abiertas. La regla más importante en el buceo es nunca aguantar la respiración. Si se bloquea la salida del aire sobrante de los pulmones, la presión dentro de ellos aumentará mucho, pudiendo incluso romperlos. El barotraumatismo pulmonar (rotura de pulmones) es la lesión más grave que puede sufrir un buceador.

La regla fundamental del buceo con equipo autónomo es respirar continuamente y nunca aguantar la respiración.

Los problemas más comunes por cambios de presión son de tipo mecánico, como sangrados en los senos faciales o rotura del tímpano.

Efectos del aumento de densidad

Cuanto mayor es la profundidad, más denso es el aire, y por lo tanto, más difícil de inhalar y exhalar que el aire en la superficie. Esto hace que el esfuerzo aumente rápidamente el ritmo respiratorio. Por eso, al bucear, se deben hacer respiraciones profundas y lentas para ahorrar aire y energía, y evitar el cansancio.

Disolución y difusión de gases

En la superficie, a nivel del mar (1 bar), las presiones parciales de N2 y O2 son aproximadamente 0,8 bar y 0,2 bar, respectivamente. Normalmente, los tejidos del cuerpo están "saturados" de N2 (la tensión de N2 en los tejidos es de 0,8 bar). Pero con el oxígeno es diferente. El O2 que respiramos es transportado por la hemoglobina en la sangre, aunque una parte importante circula disuelta. Además, el oxígeno se usa en las células, que a cambio producen dióxido de carbono (CO2). Este CO2 es transportado por la sangre hacia los pulmones.

Al bucear, si se respira aire a una presión elevada por mucho tiempo, aumenta la cantidad de nitrógeno disuelto en los líquidos del cuerpo. Esto sucede porque la mayor presión parcial de nitrógeno en el aire que respiramos crea un desequilibrio con la tensión de nitrógeno en los tejidos. Siguiendo las leyes de disolución y difusión de los gases, los tejidos empiezan a absorber nitrógeno para equilibrarse.

Esta saturación ocurre a diferentes velocidades según el tejido. La sangre y los tejidos nerviosos se saturan rápidamente (en menos de una hora), mientras que los huesos y tendones tardan más. El tejido graso necesita absorber hasta cinco veces más nitrógeno y, como tiene pocos vasos sanguíneos, también tarda en equilibrarse.

Como el cuerpo no usa el nitrógeno, este permanece disuelto en los tejidos hasta que la presión de nitrógeno en los pulmones baja de nuevo. Esto ocurre al ascender. Al subir a la superficie, los tejidos de un buzo tienen un exceso de nitrógeno y tienden a liberarlo. Sin embargo, esta liberación puede tardar horas y es la causa de muchos problemas que se conocen como enfermedad por descompresión.

Enfermedad por descompresión

También se le llama enfermedad por aire comprimido. Ocurre cuando un buceador, después de estar mucho tiempo bajo el agua y acumular grandes cantidades de nitrógeno disuelto en su cuerpo, sube muy rápido a la superficie. Esto puede causar la formación de burbujas de nitrógeno en los líquidos del cuerpo, dentro o fuera de las células. Estas burbujas pueden provocar problemas leves o graves en casi cualquier parte del cuerpo, dependiendo de su número y tamaño.

Mientras el buceador está en el fondo, sus tejidos se llenan de nitrógeno disuelto a alta presión. La presión del agua alrededor del cuerpo mantiene ese exceso de nitrógeno disuelto.

Al ascender correctamente, es normal que se formen algunas microburbujas de nitrógeno y CO2, que los pulmones eliminan poco a poco. Pero si el buceador sube demasiado rápido, la presión exterior disminuye mucho, mientras que la presión de los gases dentro del cuerpo sigue siendo alta. Esto hace que los gases (principalmente nitrógeno) salgan del estado disuelto y formen burbujas. Al principio, son microburbujas que pueden presionar estructuras cercanas, como vasos sanguíneos pequeños, nervios o músculos, causando dolor o molestias. Pero a veces, las burbujas viajan y llegan al sistema venoso y linfático.

A veces, las burbujas no aparecen hasta minutos o incluso horas después de la inmersión, porque los gases pueden permanecer disueltos por un tiempo antes de formar burbujas.

Síntomas de la enfermedad por descompresión

La enfermedad por descompresión es un problema que afecta a todo el cuerpo. Sus síntomas dependen de la gravedad y de dónde se formen las burbujas.

Los síntomas se producen porque las burbujas de gas bloquean muchos vasos sanguíneos en diferentes tejidos. Al principio, solo se bloquean los vasos más pequeños con burbujas diminutas. Pero a medida que estas burbujas se unen, afectan vasos más grandes. Esto causa falta de oxígeno en los tejidos y, a veces, daño.

En el 85-90% de los casos, las personas con enfermedad por descompresión sienten dolor en las articulaciones y músculos de las piernas y brazos. En el 5-10% de los casos, hay síntomas en el sistema nervioso, como mareos (5%), problemas de movimiento o desmayos (3%). Finalmente, un 2% presenta dificultad para respirar debido a que las microburbujas bloquean los capilares de los pulmones. Esto puede causar problemas respiratorios graves y, en ocasiones, consecuencias muy serias.

¿Cómo se elimina el nitrógeno del cuerpo?

Lo que hemos descrito se puede evitar si se sube lentamente, controlando el tiempo de ascenso y haciendo paradas a ciertas profundidades antes de llegar a la superficie. Esto permite liberar el exceso de nitrógeno acumulado a través de la respiración. Aproximadamente dos tercios del nitrógeno se liberan en una hora, y el 90% en seis horas. Todo el nitrógeno se elimina antes de las 12 horas.

Existen tablas de descompresión que indican los procedimientos para un ascenso seguro. Se basan en modelos matemáticos y observaciones. Hoy en día, los ordenadores de buceo han reemplazado a estas tablas. Estos aparatos digitales calculan con mucha precisión la situación de descompresión según la profundidad, el perfil y la duración de la inmersión. A veces, se siguen usando relojes de buceo como medida de seguridad adicional, por si el ordenador falla.

Otra técnica es la descompresión en tanque. El buceador entra en un tanque presurizado, y luego la presión se reduce gradualmente hasta la presión atmosférica normal. Esto es especialmente importante para tratar a personas que desarrollan síntomas de enfermedad por descompresión minutos u horas después de volver a la superficie. En estos casos, se vuelve a comprimir al buceador a una profundidad mayor y luego se realiza una descompresión más larga de lo normal.

Bucear y volar en avión puede ser muy delicado. Se recomienda esperar al menos 24 horas después de bucear antes de volar, para que todos los gases como el nitrógeno salgan del cuerpo. Si no se sigue esta regla, pueden aparecer problemas como mareos, náuseas, vómitos, sensación de ardor por las burbujas de nitrógeno que intentan salir de la sangre a través de la piel, presión arterial inestable y desorientación.

Efectos bioquímicos

Equilibrio de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre

Normalmente, el oxígeno (O₂) se consume en las células, por lo que su concentración en la sangre es menor que en los pulmones. En cambio, el dióxido de carbono (CO₂), que es un desecho, tiene una concentración mayor en la sangre que en los pulmones. Esto crea una diferencia de presión que permite el intercambio de gases entre los pulmones y la sangre. El cuerpo tiene un mecanismo que nos avisa cuando hay poca oxígeno, causando la sensación de falta de aire. El aumento de CO₂ en la sangre la hace un poco más ácida. Este cambio es detectado por unos sensores nerviosos en la arteria carótida, que activan el reflejo de falta de aire. Así, el cuerpo no regula directamente la concentración de gases, sino el pH de la sangre, que es un indicador indirecto. Esto significa que nuestra alarma de falta de oxígeno depende del cambio en el pH de la sangre debido al aumento de CO₂.

Cuando se hiperventila (se respira más rápido de lo normal, voluntaria o involuntariamente), las concentraciones de gases en los pulmones y en la sangre tienden a igualarse: aumenta el oxígeno y disminuye el CO₂. El pH de la sangre se vuelve más alcalino, lo que retrasa la sensación de falta de aire. Los buzos de apnea a menudo hiperventilan un poco antes de sumergirse para llenar sus tejidos de oxígeno y retrasar la sensación de falta de aire, lo que les permite estar más tiempo cómodos bajo el agua. Sin embargo, esto también aumenta el riesgo de desmayo.

El síncope es una pérdida breve del conocimiento o desmayo, causada por la falta de oxígeno en el cerebro (cuando la concentración de O₂ es muy baja). Es un efecto de la falta de oxígeno. Después de una hiperventilación importante, los síntomas que suelen avisar de un desmayo (sensación de falta de aire, mareos) no aparecen, y el desmayo ocurre de repente y sin aviso. Para un buzo que no recibe ayuda inmediata, las consecuencias pueden ser muy serias.

La falta de oxígeno puede ser causada por no respirar correctamente. El intercambio de oxígeno y dióxido de carbono solo ocurre en los pulmones. La boca, la garganta y la tráquea son "espacios muertos" que no participan en este intercambio. Al inhalar, el primer aire que llega a los pulmones es el que quedó en estos espacios muertos de la respiración anterior, y por lo tanto, tiene mucho dióxido de carbono. Si el buzo toma respiraciones superficiales, inhala proporcionalmente menos aire fresco y más dióxido de carbono. Esto significa que la respiración superficial no es eficiente porque muy poco aire participa en el intercambio de gases. La respiración profunda es más eficaz.

Toxicidad de los gases

• Problemas por monóxido de carbono (CO): El monóxido de carbono solo puede aparecer en buceadores que usan botellas llenadas con compresores de alta presión. Si el lubricante de los cilindros del compresor se usa mal, puede haber una combustión incompleta que libere CO. Este gas es muy tóxico para los humanos, tanto en la superficie como bajo el agua. El monóxido de carbono se une muy fácilmente a la hemoglobina de los glóbulos rojos, impidiendo que el oxígeno se una. Esto reduce gravemente la llegada de oxígeno a los tejidos, causando dolores de cabeza, somnolencia, mareos, desmayos e incluso consecuencias muy serias. Las personas afectadas por CO pueden tener los labios muy rojos y la piel muy pálida.
• Hipercapnia: La producción de dióxido de carbono (CO2) es un proceso natural en el ser humano, con niveles normales en los pulmones de unos 40 mm de Hg. Al descender, esta presión no cambia si se respira normalmente. El aumento de CO2 solo ocurre debido a los propios sistemas de respiración. Cuando se usan tubos, el espacio muerto en los pulmones aumenta, permitiendo que el CO2 exhalado se acumule y se vuelva a inhalar. El buceador no tendrá problemas hasta que los niveles de CO2 lleguen a 80 mm Hg, gracias a mecanismos de compensación como aumentar la frecuencia respiratoria para expulsar el CO2. Pero a partir de ese nivel, el centro de respiración se debilita, causando fatiga, confusión y desmayos.
• Hiperoxia: A partir de ciertas concentraciones, el oxígeno se vuelve tóxico. Esto ocurre cuando la concentración de oxígeno en los tejidos alcanza 1,4 bar. Debido al aumento de la presión de oxígeno, gran parte del oxígeno se disuelve en la sangre, además del que se une a la hemoglobina. Estas altas presiones de oxígeno pueden ser muy perjudiciales para muchos tejidos del cuerpo.

Al respirar oxígeno a una presión de aproximadamente 4 atm, o 3040 mmHg, pueden producirse convulsiones seguidas de desmayo, lo que puede tener consecuencias muy serias en poco tiempo (de 30 a 60 minutos). Esto se conoce como intoxicación aguda por oxígeno. Además de las convulsiones, pueden aparecer náuseas, calambres musculares, problemas de visión, mareos, desorientación e irritabilidad. El ejercicio durante el buceo hace que los síntomas de esta intoxicación aparezcan antes y sean más graves que si se estuviera en reposo a la misma profundidad.

Bajo esas presiones, el oxígeno se descompone en sustancias dañinas llamadas radicales libres. Incluso con una concentración normal de oxígeno en los tejidos, se forman pequeñas cantidades de radicales libres. Para solucionar esto, el cuerpo humano tiene enzimas que los eliminan rápidamente. Sin embargo, cuando la concentración de oxígeno en los pulmones aumenta mucho (por encima de 2 atm), este sistema de defensa falla, y los radicales libres se acumulan.

Uno de los principales efectos es que los ácidos grasos de las membranas celulares se dañan, lo que afecta el funcionamiento de las células. Este efecto es especialmente grave en el sistema nervioso, ya que las membranas de las neuronas son clave para la transmisión de los impulsos nerviosos. Aunque todos los tejidos se ven afectados, el efecto en el sistema nervioso es el más grave, ya que este sistema controla la mayoría de las funciones vitales.

Otro efecto es el daño a algunas enzimas celulares, lo que afecta los procesos metabólicos de las células.

Además, la exposición prolongada a altas concentraciones de oxígeno puede causar problemas pulmonares. Una persona expuesta a una presión de oxígeno de 1 atm por más de 12 horas puede desarrollar congestión en las vías respiratorias, acumulación de líquido en los pulmones y colapso pulmonar. Esto ocurre porque los espacios de aire de los pulmones están directamente expuestos a esa alta presión de oxígeno. Sin embargo, esto no sucede en otros tejidos del cuerpo, ya que allí el oxígeno se libera a una presión casi normal gracias al sistema de la hemoglobina.

El riesgo de hiperoxia establece los límites de seguridad para el buceo autónomo con aire. En España, el límite máximo de profundidad para el buceo recreativo es de 40 m, y 55 m para inmersiones excepcionales. La asociación P.A.D.I. también establece el límite del buceo recreativo en 40 m, aunque muchas asociaciones recomiendan no superar los 18-20 m de profundidad con las certificaciones básicas.

• Narcosis de nitrógeno: El aire tiene una gran cantidad de nitrógeno (75-80%). En condiciones normales y a nivel del mar (1 atm), el nitrógeno no tiene ningún efecto en el cuerpo humano. Pero esto cambia a altas presiones, como en el buceo. Cuando se permanece mucho tiempo (1 o 2 horas) a cierta profundidad, el nitrógeno puede causar efectos temporales en el sistema nervioso. A partir de los 36 metros de profundidad, el buceador puede sentir una sensación de bienestar o alegría, junto con una menor atención a la seguridad o los detalles. Entre 45 y 60 metros, puede haber somnolencia, desorientación, pérdida de memoria y sensación de pesadez. Entre 60 y 75 metros, el buceador puede sentir falta de fuerza y realizar tareas sencillas con dificultad. A partir de los 75 metros (una presión de 8,5 atm), se puede llegar al desmayo o pérdida del conocimiento, lo que puede tener consecuencias muy serias. Estos efectos son similares a los que causan ciertas sustancias y por eso se les llama "narcosis". Los buzos autónomos que usan aire pueden experimentar esto a profundidades superiores a los 30 metros, dependiendo de su estado general. Se cree que el efecto es similar al de los anestésicos, que alteran la forma en que las neuronas transmiten señales.

Véase también

En inglés: Underwater diving Facts for Kids

• Eduardo Admetlla
• Bautizo de mar
• Buceo profesional
• Buceo de saturación
• CMAS
• Columna de agua (ecología)
• Jacques Cousteau
• Equipo de buceo
• Escafandra
• Hans Hass
• PADI
• Anexo:Señales y síntomas de las enfermedades del buceo
• Enfermedades del buceo

Galería de imágenes

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  Buceando en un naufragio en el Mar Caribe.

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  Buceadores con botellas de aire comprimido.

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  Buceador fotografiando tiburones punta blanca.

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  Buzo descendiendo.

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