LA ATM�SFERA Y LA RESPIRACI�N
Keith E. E. Read (1981)
SISTEMAS DE OX�GENO APROPIADOS PARA LA AVIACI�N LIGERA Y PLANEADORES
Los
sistemas de ox�geno que forman parte integral del equipo de los aviadores constan de los
componentes siguientes:
(a)
Ox�geno adecuado para respirar.
(b) Dep�sito
de ox�geno.
(c) Regulador.
(d) M�scara.
(e) Tuber�a de alta presi�n para llevar el ox�geno
desde el dep�sito cil�ndrico hasta el regulador.
(f) Tuber�a de baja presi�n que lleva el ox�geno desde
el regulador hasta la m�scara.
Ox�geno
adecuado para respirar
Deber�
cumplir las siguientes condiciones:
(a) Estar exento de olor.
(b) Tener una pureza no inferior al 98,5 %.
(c) Carecer de sustancias t�xicas, tales como
agentes desengrasantes.
(d) Contener no m�s de 0,002 % de mon�xido de carbono.
(e) Una
muestra de ox�geno tomada de un cilindro cargado con una presi�n comprendida entre 1600
y 2000 libras por pulgada cuadrada (112,5 a 140,6 kg/cm2) no debe contener m�s
de 0,02 g de agua por metro c�bico (con temperatura y presi�n normales), medido con un
higr�metro de alta presi�n de tipo aprobado.
Dep�sito
de ox�geno
El
ox�geno se almacena con una presi�n de 1800 libras por pulgada cuadrada (126,5 kg/cm2)
en dep�sitos de acero de diversas capacidades.
Sistemas
de ox�geno de uso corriente para alturas no superiores a los 40.000 pies (12.000 m)
La forma
m�s antigua de alimentaci�n o fuente de ox�geno era muy sencilla y proporcionaba un
aporte continuo de este gas. Como el acto de la inspiraci�n ocupa �nicamente dos quintos
del tiempo que se invierte en completar un ciclo respiratorio, este sistema se vio que
resultaba muy caro por el derroche que hac�a del ox�geno y fue retirado en consecuencia.
Para sustituirlo se han adoptado dos sistemas, que difieren b�sicamente en dise�o y
aplicaci�n, y que se llaman respectivamente sistema economizador y sistema de
demanda de ox�geno, que describiremos a continuaci�n con detalle.
Sistema
economizador
El
regulador. La funci�n de este �rgano, que incluye una v�lvula de reducci�n, es la
de aceptar ox�geno del dep�sito, reducir su presi�n y pasarlo con un caudal apropiado
al usuario. Las caracter�sticas de dise�o de este regulador incluyen:
(a) Un
selector "activar" – “desactivar".
(b) Un
medidor del contenido de ox�geno.
(c) Un conmutador de aporte de ox�geno para “normal"
o "alto”.
(d) Dos
indicadores de caudal.
El flujo
de ox�geno s�lo queda indicado hasta el regulador y, por consiguiente, no registra el
paso real de ox�geno desde �ste hasta el usuario. Por eso, en el sistema economizador es
esencial que el usuario aspire bocanadas del ox�geno que llega a la m�scara antes de
asegurarse de que recibe una cantidad apropiada de �l. Las pruebas anteriores al vuelo
tienen que incluir por tanto una comprobaci�n de caudal, que se har� antes de
poner en marcha el motor, y es bien sabido que el flujo de ox�geno en la m�scara se
siente con m�s facilidad si se coloca �sta sobre los ojos para efectuar la prueba.
La
unidad economizadora. Va incluida en la parte de baja presi�n del sistema y
est� situada entre el regulador y la m�scara. Est� proyectada para convertir el flujo
continuo de ox�geno proporcionado por el regulador en otro intermitente antes de ser
entregado a la mascara. El economizador consta en esencia de un saco inflable, en el que
entra el ox�geno procedente del regulador. La salida del saco a la m�scara est�
gobernada por una v�lvula de disparo. Durante la espiraci�n esta v�lvula se cierra y el
ox�geno, que de lo contrario se perder�a llena el saco. Durante la inspiraci�n, la
v�lvula se abre y la bolsa se vac�a, descargando su contenido de ox�geno en la
m�scara. La unidad economizadora duplica la duraci�n de cada cilindro de ox�geno.
La m�scara.
Esta, que incluye un micr�fono, va equipada con v�lvulas de espiraci�n y una
v�lvula de entrada o de aleta. Esta permite que se efect�e la diluci�n controlada del
ox�geno cuando se ha seleccionado la posici�n "normal" del aporte de
ox�geno, dado que en realidad se trata de una v�lvula de entrada de poca carga. Durante
la inspiraci�n pasa el oxigeno a la m�scara desde la bolsa economizadora, hasta que
�sta se vac�a. Si, llegado a este punto, sigue el acto de la inspiraci�n la succi�n
har� que la v�lvula de aleta se abra dejando pasar aire a la m�scara: el usuario
respirar� este aire, as� como un flujo peque�o pero continuo de ox�geno, a trav�s de
la v�lvula de disparo abierta de la bolsa del economizador. Cuando se elige la posici�n "alto"
del flujo de ox�geno, la bolsa del economizador nunca se descarga del todo y la
v�lvula de aleta no se abre: entonces no se produce diluci�n controlada en el aire del
ox�geno aportado y, en efecto, queda establecido un suministro continuo de oxigeno, que
resulta m�s despilfarrador y reducir� la duraci�n del ox�geno disponible en el
dep�sito.
Aunque el
sistema economizador es sencillo, eficaz, barato y c�modo de usar, tiene una capacidad
limitada y tres inconvenientes principales, que son:
(a) No
permite cambiar el ritmo de la respiraci�n.
(b) No da
ninguna indicaci�n de funci�n m�s que la informaci�n de que el ox�geno pasa por el
regulador con el ritmo “normal" o "alto".
(c) No es adecuado si se necesita respiraci�n
a presi�n.
Sistema
de demanda de ox�geno
Este
sistema proporcionar� ox�geno puro o una mezcla de �l y aire, barom�tricamente
controlada, de acuerdo con la demanda del usuario y a una presi�n de 2 mm Hg. por
encima de la ambiental, tanto si se trata de una cabina presurizada como si no.
Dep�sito
de ox�geno. En la mayor�a de los casos ser� similar al ya descrito, pero con la
aparici�n de los dep�sitos de ox�geno l�quido se puede instalar actualmente una unidad
m�s complicada.
El
regulador. Este tipo de regulador reducir� la presi�n de almacenamiento del ox�geno
y proporcionar� un aporte de �ste a trav�s de un tubo flexible de gran di�metro a la
m�scara durante la inspiraci�n activa del usuario.
Unidad
dilutora o de mezcla de aire. El ox�geno puro s�lo
es esencial en altitudes superiores a los 30.000 pies (9.000 m.). El aire, cada vez m�s
enriquecido con ox�geno, basta entre los 10.000 y los 13.000 pies (3.000 y 4.000 m). El
sistema de demanda de ox�geno se modifica por lo general de modo que se pueda mezclar el
aire con el oxigeno en la proporci�n correcta, de acuerdo con la presi�n de la cabina
del avi�n en cualquier altitud hasta los 30.000 pies (9.000 m). En esta altura, el orificio
de mezcla de aire se cierra por completo y s�lo deja que al usuario le llegue
ox�geno puro. Esta unidad contiene las tres caracter�sticas de dise�o siguientes:
(a) Una
c�psula barom�trica de expansi�n, que controla exactamente la mezcla aire-ox�geno.
(b) Una v�lvula antiretorno, que impide fugas
de ox�geno.
(c) La unidad
de mezcla de aire puede dejarse fuera del circuito con una leva selectora, en el caso
de que se necesite un 100 % de ox�geno por alguna causa por debajo de los 30.000 pies
(9.000 m).
Presi�n
de seguridad. El regulador de este sistema incluye un factor de seguridad debido a que
proporciona un suministro de ox�geno o mezcla de aire-ox�geno a la m�scara con una
presi�n de 2 mm Hg. por encima de la existente en la cabina. Esta presi�n de seguridad
se ha conseguido mediante la adici�n de un muelle que carga el diafragma que abre la
v�lvula de demanda. De ese modo, para que la v�lvula se cierre interrumpiendo cualquier
aporte ulterior del regulador, la presi�n dentro de la m�scara tiene que subir hasta una
presi�n de 2 mm Hg. por encima de la existente en la cabina. Cuando el usuario hace una
inspiraci�n, la presi�n en la m�scara disminuye por debajo de la ambiental + 2 mm Hg. y se inicia un flujo desde el
regulador en una etapa en que la presi�n est� a�n por encima de la ambiental de
la cabina: esto no afecta para nada a la comodidad de uso pero asegura que no haya fugas
hacia dentro y que si hay alguna lo sea hacia fuera.
Indicaci�n
del flujo de ox�geno. Cada acto de inspiraci�n por parte del usuario origina un paso
de ox�geno del regulador a la m�scara e inicia una indicaci�n gr�fica de �l mediante
un movimiento del ojo de mu�eca, que aparece blanco. Aunque la fuente de ox�geno
est� cerrada o vac�a se puede respirar a trav�s del regulador. siempre que con la
palanca se haya seleccionado el flujo de oxigeno “normal": �nicamente en
altitudes de 30.000 pies (9.000 m), como ya se ha dicho, la unidad de mezcla de aire
impide la entrada de aire en el sistema. El “ojo de mu�eca" no funcionar� a
menos que pase ox�geno al sistema, y si dicho ojo permanece blanco o negro
hay algo que no funciona bien en el sistema.
M�scara
de demanda de ox�geno. Como el regulador se ha proyectado para proporcionar oxigeno o
una mezcla de �l y aire, con una determinada presi�n, se comprende que la m�scara
deber� poder soportar esa presi�n. Para ello se le han incorporado las dos
caracter�sticas siguientes:
- Hermeticidad de la m�scara. La m�scara deber�
adaptarse perfectamente a la cara para evitar p�rdidas hacia el exterior o infiltraciones
de aire hacia el interior. Para ello la goma del borde de la m�scara, al ponerse en
contacto con la cara, se dobla en una curva suave. De ese modo, la misma superficie que
queda fuera de la m�scara es asimismo la que queda en contacto con la piel. Al crearse
una presi�n en el interior de la m�scara, no s�lo obliga al frente de la m�scara hacia
fuera, sino que al mismo tiempo aprieta m�s firmemente el borde doblado contra la cara.
La inclusi�n de una armadura provista de un mando ajustable permite sujetar la m�scara
m�s firmemente contra la cara cuando se necesite una hermeticidad ante una gran presi�n,
en el caso de una emergencia.
- V�lvula de espiraci�n compensada. Est� dise�ada de
modo que la presi�n en el tubo de entrada a la m�scara quede aplicada a la superficie
inferior de la v�lvula de espiraci�n mediante un tubo compensador. Conforme se
suministra ox�geno por parte del regulador, con una presi�n dada, crea una fuerza dentro
de la m�scara que tiende a abrir la v�lvula de espiraci�n, pero por el tubo compensador
queda aplicada otra fuerza igual a la superficie inferior de esa v�lvula, con lo que se
mantiene cerrada y la presi�n en la m�scara puede subir.
Elecci�n del sistema
Tanto el
sistema economizador como el de demanda de ox�geno son muy satisfactorios para su empleo
dentro de la cabina caldeada de cualquier avi�n ligero de techo de servicio que llegue a
los 9.000 m. Como el economizador es el sistema m�s sencillo, barato y f�cil de
conservar, sigue siendo el m�s usado por la mayor�a de los propietarios de aviones
ligeros.
A los
pilotos y propietarios de aviones ligeros sin calefacci�n en la cabina y techo de
servicio de 12.000 m se les pueden presentar problemas m�s graves, que hagan inevitable
el uso de alguna clase de sistema de aportaci�n de ox�geno. Nos referirnos sobre todo al
fallo del sistema economizador a consecuencia de la altitud, debido a las bajas
temperaturas ambientales, porque hay que comprender con claridad que:
(a) El aire alveolar espirado est�
completamente saturado de vapor de agua.
(b) La temperatura del aire ambiente a 3.000 m
hay que contarla como de –5� C.
La m�scara apropiada
para el sistema economizador deja entrar aire por la v�lvula de la mejilla y permite pues
poca protecci�n contra los escapes hacia fuera o hacia dentro a lo largo de la zona en
que est� en contacto con la piel. El vapor de agua contenido en el aire respirado se
condensa r�pidamente en cuanto hay una peque�a bajada de temperatura (propiedad f�sica
que se aprovecha por muchos para limpiar las gafas). Si el vapor de agua se condensa y
congela en el interior de la m�scara, el movimiento libre de la v�lvula podr�a verse
afectado. En realidad puede quedar completamente atascada, impidiendo con ello el libre
paso del ox�geno o, por lo contrario, dejando que �ste salga libremente, con lo que
pronto se agotar�a la reserva del cilindro. En cualquiera de los casos la hipoxia puede
atacar al piloto antes de que haya intentado bajar a una altitud segura. Este peligro ha
de quedar claramente comprendido por los pilotos de los planeadores antes de intentar una
subida a gran altura en una corriente o en una formaci�n de nubes del tipo de
c�mulo-nimbo si utiliza el sistema economizador.