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Buceo: Fundamentos, Arquimedes y Precion


Fundamentos del buceo

Como cualquier masa, el cuerpo de un buceador se ve sujeto a los diversos efectos físicos de la inmersión; estos conllevan a su vez una serie de efectos y respuestas fisiológicas importantes a considerar, pues son ellas que dictan los límites de seguridad.

Fundamentos físicos

Los tres pilares de la física del buceo son el principio de Arquímedes, la presión y las leyes de los gases. El primero explica el fenómeno de flotabilidad, el segundo la variación de la presión con la profundidad y el último el comportamiento de los gases al variar la presión (el volumen y la temperatura).

Arquímedes

El principio de Arquímedes se aplica al buzo como un todo. El cuerpo del buzo (y su equipo) presentan una masa total y desplazan un volumen de agua equivalente al volumen del cuerpo sumergido. El buzo está sometido entonces a un par de fuerzas opuestas: por un lado el efecto de la gravedad sobre su masa (el peso del buzo y su equipo), por otro lado la fuerza de flotación ejercida por el agua, equivalente a la masa de agua del volumen desplazado por el buzo.

Cuando la masa del buzo es mayor que la masa del volumen de agua desplazada su flotabilidad es negativa, el buzo tiende al fondo. Cuando la masa del buzo es menor que la masa equivalente a su volumen su flotabilidad es positiva, el buzo tiende a la superficie. La situación en la que las fuerzas son equivalentes, la masa del buzo es igual a la masa del agua que desplaza, la flotabilidad se considera neutra; la fuerza ascendente se anula con la fuerza descendente.

El principio de Arquímedes no tiene mayor incidencia sobre la fisiología del buceo. Su aplicación es lo que permite al buzo autónomo mantener una flotabilidad neutra y es uno de los aliados más importantes del buzo en apnea. Este último aprovecha el cambio en su densidad corporal total en inmersión y de la posición relativa (con respecto a su centro de gravedad – centro másico) de los pulmones. En superficie el apneísta presenta una flotabilidad positiva, que es vencida fácilmente en una buena maniobra de inmersión (cabeza primero) y que es vencida rápidamente al comprimirse el aire de sus pulmones con la profundidad (ver ley de Boyle-Mariotte). A partir de determinada profundidad su flotabilidad se vuelve negativa y le permite realizar un descenso sin esfuerzo. La situación de los pulmones por debajo del centro másico del buzo durante el descenso tiene por efecto un acercamiento de la profundidad de flotabilidad neutra a la superficie. Durante el ascenso, con la cabeza hacia arriba, los pulmones están por encima del centro másico del buzo y la profundidad de flotabilidad neutra se desplaza hacia el fondo. Así el esfuerzo activo de ascenso se ve reducido y la fase pasiva (de flotabilidad positiva) es alcanzada más lejos de la superficie.

Presión

La presión es la fuerza por unidad de área ejercida sobre una superficie. Un fluido ejerce una presión homogénea en todo punto de un objeto sumergido en él, que depende de la profundidad a la que este se encuentra, siendo los vectores de fuerza siempre perpendiculares a la superficie de dicho cuerpo. La presión absoluta a la que se ve sometido un cuerpo en inmersión es la suma de la presión atmosférica (debida al peso de la columna de aire) y la presión hidrostática (debida al peso de la columna de agua). Así, el efecto de presión es menor en altitud que a nivel del mar y, debido a que el agua salada es más densa que el agua dulce, a igual profundidad, un buzo en un lago está sometido a menor presión que un buzo en el mar.

La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 1 atmósfera. La presión ejercida por una columna de 10 m de agua de mar equivale más o menos 1 atmósfera de presión. Luego, para cálculos rápidos y sencillos, asumimos que por cada 10 metros de profundidad, la presión aumenta 1 atmósfera ó 1 bar, pues 1,013 bar=1 atm. De este modo, podemos decir con suficiente precisión, que la presión ejercida sobre un cuerpo a 10 m bajo la superficie del mar es de 2 bar (1 bar = P. atmosférica + 1 bar P. hidrostática).

Finalmente, el principio de Pascal determina que la presión ejercida sobre un fluido, en este caso la atmosférica, se transmite uniformemente por todo el fluido, de manera que la presión atmosférica se transimite, y se suma en cada plano a una misma profundidad, a la presión hidrostática. De igual forma, en cada tejido blando del buzo se transmite la presión total, haciendo que la presión interna de las cavidades sea igual a la externa.

Buceo: Equipo necesario

El equipo necesario para el buceo se divide en equipo ligero (básico) y equipo autónomo (SCUBA).


Equipo básico o ligero

Es aquel que posibilita el buceo en apnea. Si no se usa puede conllevar muchas lesiones, incluso la muerte por ahogamiento. Los elementos que componen este equipo son:


Máscara

Es el elemento que permite ver bajo el agua. Sin ella el contacto directo del agua con los ojos no permitiría ver bajo el agua debido a razones ópticas. Con la máscara se interpone una capa de aire entre los ojos y el agua facilitando la visión. Además de cubrir los ojos, cubre también la nariz. Está compuesta de un faldón de goma o silicona (preferentemente) que se adapta a la cara, unos cristales planos y templados (gran dureza) y unas tiras de sujeción que, como su nombre indica, sujetan la máscara a la cabeza. Una buena máscara debe presentar las siguientes condiciones:

  • El visor debe incluir la nariz en su volumen interno, para permitir equilibrar presiones en inmersión y evitar el fenómeno de ventosa.
  • Estanca, de manera que el faldón se ajuste perfecta y cómodamente al perfil de la cara.

  • Tubo respirador o snorkel. Permite respirar con la cabeza metida en el agua, pero sin abandonar la superficie,


Traje de buceo

Su cometido es proteger al buzo de la hipotermia. El aislamiento térmico de la piel no es adaptado al medio acuático, debido a que el calor específico del agua es superior al del aire, el cuerpo en inmersión pierda calor mucho más rápido que en el aire. En aguas por debajo de los 27 °C es recomendable estar aislado térmicamente, temperaturas menores 22 °C hacen necesario estarlo y con 15 °C o menos es indispensable un buen aislamiento térmico.

Existen tres tipos básicos de trajes de aislamiento: los trajes húmedos, los trajes semi secos y los trajes secos o estancos. Los primeros generalmente son trajes confeccionados en materiales espumosos y resistentes (como el neopreno), que conforman una capa de aislamiento entre el medio y la piel, pero no son estancos. Su eficiencia depende del grosor de la espuma y del ajuste al cuerpo, el segundo tipo de traje es como el primero pero con refuerzos de estanqueidad en puños, tobillos, cuello y una cremallera que disminuye la entrada de agua entre el traje y la piel Como su nombre lo indica, los trajes secos mantienen el cuerpo por fuera del contacto con el agua, limitando considerablemente la pérdida de temperatura; además pueden combinarse con ropa interior térmica. Los trajes secos requieren un poco más de cuidado en su uso.

Los trajes húmedos pueden ser cortos o largos y en función del número de piezas: trajes monopieza o de dos piezas (pantalón y chaqueta).

El traje puede estar complementado por un par de guantes. Sin embargo, muchos países prohíben su uso, ya que los guantes facilitan el contacto con la fauna, flora y rocas existentes en el fondo, y, por lo tanto, su depredación.


Escarpines (o chapines o “botines”)

Son unas “botas” de neopreno que protegen los pies del frío y del roce de las aletas. Los trajes de buceo secos suelen incluir sus propios escarpines unidos al traje para mayor estanqueidad.


Aletas

Las aletas, también llamadas gualetas chapaletas, o patas de rana, son dos palas que se prolongan desde los pies. Permiten avanzar a mayor velocidad bajo el agua y generalmente son de caucho u otros materiales sínteticos que les confieren rigidez transversal y flexibilidad longitudinal. Hay diferentes diseños y durezas de la pala que favorecen la velocidad (apnea) o la potencia (SCUBA) del aleteo bajo el agua.

En función del tipo de sujeción al pie las aletas pueden ser abiertas o ajustables, que sujetan el pie con una cinta de goma a la altura deltendón de Aquiles y que permiten un ajuste variable; o cerradas o calzantes, como un zapato de goma y sin posibilidad de ajuste variable. Las aletas abiertas permiten el uso de escarpines voluminosos y con suelas muy robustas, los escarpines a usar con aletas cerradas se parecen más a calcetines que a un clásico zapato.y tiene básicamente dos funciones, evita que los pies se enfríen y segundo que la fricción que tienen los pies con las aletas causen llagas


Cinturón de lastre

Es el cinturón donde se sujeta el lastre. Éste es usado para facilitar la inmersión y compensar la flotabilidad positiva. En apnea permite vencer rápidamente el empuje positivo de la caja torácica llena de aire (que disminuye a medida que aumenta la profundidad). En apnea el peso del lastre no debe sumergir al buzo en reposo y la flotabilidad del mismo debe ser apenas negativa después de una expiración forzada. En SCUBA la flotabilidad es producto del empuje negativo del lastre y el empuje positivo del cuerpo del buzo así como del chaleco y los diferentes dispositivos que lleve consigo; el lastre debe ser suficiente como para prever una mayor flotabilidad positiva del tanque de aire cuando casi vacio. En la actualidad cada véz mas modelos de BCDs ó chalecos compensadores vienen con lastre integrado para mayor facilidad. El sistema de cierre debe ser firme y seguro, pero de fácil liberación en caso de emergencia.


Equipo autónomo SCUBA

Regulador: primera etapa (que se acopla al tanque), 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 o ligero, el equipo autónomo para el buceo SCUBA con aire integra los siguientes componentes:



Botella (tanque)de aire comprimido

La botella es el recipiente de acero o aluminio que contienen el aire comprimido, y presenta una sola abertura donde se fija una grifería de control y acople. La grifería consiste en una válvula (tipo J o K), un grifo que controla la apertura o cierre de la botella y una o varias salidas de acople al regulador (tipo INT o estribo —una palomilla sujeta el regulador a la botella, donde hay una junta tórica para mantener la estanqueidad— y tipo DIN —que sujeta el regulador a la botella mediante una rosca, soporta mayores presiones).

Hay varios tipos de botellas en función de su capacidad (de 5 a 18 L) y de la presión de trabajo que soportan (230 bares o 300 bares).

Las botellas deben pasar revisiones periódicas para comprobar la fatiga de los metales, cada país tiene su normativa. Nunca se debe sobrepasar la presión de carga, ni exponerlas a temperaturas altas.


Chaleco hidrostático (BCD) o (JACKET)

Como su nombre indica es un chaleco, fusionado al arnés que soporta la botella a la espalda. Posee una cámara de aire que confiere flotabilidad positiva al buzo en superficie y permite ajustar la flotabilidad a voluntad para compensar la pérdida de empuje que se produce con la profundidad por efectos de la presión (al comprimirse el traje, la propia cámara de aire del BCD y algunas cavidades corporales). Para ello el chaleco tiene una cámara o vejiga que se une con una válvula de conexión al regulador y una boquilla que permiten inyectar aire directamente de la botella o soplando a través de la boquilla y varias válvulas de purga que permiten liberar aire durante el ascenso en el que se produce el fenómeno inverso. Tiene, también, una válvula de sobrepresión que asegura que la vejiga no estalle en caso de sobrepresión por inadvertencia o durante el ascenso. El chaleco hidrostático es para el buzo lo que la vejiga natatoria para el pez.

El chaleco incluye también bolsillos y anillas para portar objetos necesarios para el buceador, así como las sujeciones necesarias para mantener dicho chaleco bien sujeto al buceador.


Regulador

Segunda etapa y boquilla del regulador

Es el elemento que ajusta la presión del aire de la botella para que el buceador pueda respirarlo. Consta de dos sistemas de regulación de la presión denominados etapas.

La primera etapa recibe el aire directamente de la botella y mantiene un pequeño volumen de aire a una presión intermedia. La segunda etapa regula el flujo del aire desde la cámara de presión intermedia a la boquilla del buzo. El aire bajo presión de la botella pasa así de una cámara de alta presión a una de presión intermedia y finalmente a una de presión ambiente. A la cámara de alta se conecta el mánometro que indica la presión del tanque, a la cámara intermedia se conectan la (s) segunda (s) etapa (s) (boquilla principal y “octopus” o boquilla de emergencia) y la manguera de inflado de chaleco o traje seco.

Dependiendo del sistema que utiliza, puede ser:

  • De pistón simple, en el que un pistón permite el paso del aire. Son los más sencillos (y baratos), pero de características peores. A profundidades elevadas, o con escaso aire en la botella, el aire que proporciona es menor.
  • De membrana compensada, en el que una membrana permite el paso del aire, pero aísla al regulador de la entrada del agua. Permite un flujo de aire al buceador que no varia con la profundidad.
  • De pistón compensado (o sobrecompensado), de gama alta, permite un flujo de aire que no varia con la profundidad, pero no aísla al regulador del agua.


Reloj, profundímetro , manometro y tablas de buceo con aire (u ordenador de buceo con aire)

Para el buceo con botella es indispensable controlar el tiempo de fondo y la profundidad. Estos dos datos tabulados en una tabla de buceo le permiten al buzo mantenerse en los límites de seguridad. También existen ordenadores de buceo que integran directamente y en tiempo real el perfil de inmersión y alertan al buzo en caso de acercarse a los límites de seguridad. El uso del ordenador nunca debe sustituir al profundimetro ,al manometro a las tablas ni al reloj es solo un complemento.


Equipo accesorio

Cuchillo

  • Cuchillo: por ley es necesario para bucear en muchos países. Permite cortar cabos abandonados o redes a la deriva que pudieran poner en peligro la vida del buceador.
  • Linterna o foco: en las inmersiones diurnas ayudan a ver cuevas en las rocas o zonas con poca luz. En las inmersiones nocturnas, evidentemente, son imprescindibles. Las linternas suelen ser de menor potencia y a pilas, mientras que los focos suelen ser de mayor potencia y con batería recargable.
  • Carrete: contiene un cabo de gran longitud que permite al buceador orientarse al seguirlo.
  • Brújula o Compás: muy útil para orientarse bajo el agua.
  • Cyalume o luz química: se atan a la botella o al BCD durante inmersiones nocturnas.
  • Pizarra subacuática: permite la comunicación escrita o gráfica bajo el agua.
  • Sonajero, maraca o bocina: permiten avisar mediante señales acústicas a un buceador próximo.
  • Boya inflable: se puede inflar con el aire comprimido de la botella, sirve para marcar una posición, o como ayuda para sacar objetos pesados del agua.

Buceo: Reglamentación, control y formación

El buceo deportivo se ha popularizado y democratizado asombrosamente en los últimos 50 años. La divulgación de la experiencia subacuática gracias a documentales difundidos en los medios, la investigación para la comprensión de la fisiología del buceo y el mejoramiento o aparición de nuevos equipos son algunos de los factores que han contribuido a hacer de este tipo de actividad accesible a cada vez más adeptos.

Existen diferentes especialidades en el ámbito comercial, militar y recreativo como lo son: fotografía submarina, buceo profundo, en naufragios, cavernas, nocturno, arqueologia submarina, investigación biológica, mantenimiento naval, pesca submarina, recuperación y rescate, entre otros.

Las particularidades fisiológicas específicas a la actividad, hacen necesario el seguimiento de reglas estrictas y el respeto de límites de seguridad. La práctica responsable y segura del buceo deportivo (particularmente en el caso del SCUBA) requiere una formación especial.Cada país es responsable de la reglamentación y control de este tipo de actividad recreativa; y por regla general una titulación reconocida es exigida, certificando el conocimiento de determinadas reglas, normas o experiencia. En el mundo hay diferentes agencias certificadoras, y entidades gubernamentales o privadas que se encargan de garantizar estos procesos como S.S.I. (Escuela Internacional de Buceo) SSI, P.A.D.I. (Asociación Profesional de Instructores de Buceo) PADI, A.C.U.C. (American Canadian Underwater Certification, [1]), N.A.U.I. (Asociación Americana de Instructores Subacuáticos)NAUI, C.M.A.S. (Confederación Mundial de Actividades Subacuáticas) CMAS y B.S.A.C. entre otros. Estos organismos son los garantes del conocimiento de los estándares mínimos de formación para cada nivel de competencia de sus alumnos afiliados. El nivel de competencia certificada del buzo se ve reflejado en el tipo de titulación.

Durante inmersiones en aguas abiertas y con tráfico es obligatorio la declaración de la actividad a las demás embarcaciones mediante una boya deco (bandera de advertencia). En el código de señales marítimas internacionales se estipula que la bandera alfa (A) en una embarcación estacionaria significa “buzo (s) en inmersión”; aunque para los buceadores la bandera roja con diagonal blanca, izada en una embarcación estacionaria o en una boya también indica buzo en inmersión, el código de señales marítimas no la reconoce.

Buceo

El buceo es el acto por medio del cual el hombre se sumerge en cuerpos de agua, ya sea el mar, un lago o un río, con el fin de desarrollar una actividad deportiva, comercial o de investigación científica o militar con o sin ayuda de equipos especiales. El buceo presenta dos formas de practicarlo: la apnea (griego: apnoia, ’sin respiración’ )?, técnica también conocida como buceo libre o a pulmón; y el buceo con equipo, que puede ser con escafandraautónoma —también denominado SCUBA (acrónimo inglés de Self Contained Underwater Breathing Aparatus) o buceo con botella— o dependiente de superficie (SSD —Surface Supply Dive)…

Las técnicas de apnea y SCUBA con aire pertenecen a la categoría deportiva o recreativa. Las técnicas SCUBA con mezcla de gases (Nitrox, Heliox, Trimix) y SSD se consideran dentro de la categoría de buceo técnico o profesional debido al riesgo y nivel de preparación requerido por el buzo que las emplea. El buceo deportivo se limita en general a los -40 m de profundidad (aunque en apnea pueden alcanzare profundidades más importantes), mientras que el buceo profesional con mezclas especiales permite alcanzar profundidades de más de 100m.

El buceo en apnea consiste en las técnicas y habilidades para realizar inmersiones manteniendo la respiración después de una profunda inspiración en superficie. Puede practicarse sin ningún equipo especial, pero la configuración deportiva actual consta de una máscara apropiada, aletas, tubo de respiración o snorkel, lastre y si es necesario un traje de material termo-aislante. Es la forma de buceo más sencilla y más antigua empleada por el hombre, aparece en diversas regiones y culturas para explotar fuentes de alimento (como peces, crustáceos y moluscos), recursos útiles (algas, esponjas, corales) y recursos de valor cultural o económico (perlas).

El buceo SCUBA consiste en el almacenamiento de aire a presión en una botella que es transportada por el buzo, lo que le permite a este ir respirando el aire almacenado durante un tiempo de autonomía considerable. Además del equipo básico, requiere de una botella de almacenamiento del aire, un arnés, un mecanismo de flotabilidad —integrado el arnés y el sistema de flotabilidad reciben el nombre chaleco hidrostático, chaleco de flotabilidad o BCD (acrónimo inglés de Buoyancy Compensation Device)—, un sistema de válvulas, un sistema de lastre, tubos y boquilla (s) que conforman lo que se denomina regulador en su forma más básica; pero los estándares de seguridad requieren una serie de “relojes” que le permitan saber a que profundidad y cuanto aire tiene, profundímetro y manómetro

El buceo deportivo (apnea y SCUBA) es una actividad segura, pero que presenta riesgos que le son propios y que demanda mucha responsabilidad por parte de sus practicantes. Una preparación adecuada, la familiaridad con el equipo empleado, el conocimiento y aplicación de las medidas de seguridad, un mínimo de conocimientos técnicos y fisiológicos y el respeto por los organismos del medio acuático son las condiciones mínimas para llevar a bien y sin contratiempos estas actividades.