En la industria del buceo, el rendimiento de los aparatos respiratorios se conoce a menudo como trabajo de respiración. En este contexto, generalmente significa el trabajo de una respiración única promedio tomada a través del aparato especificado para condiciones dadas de presión ambiental, ambiente submarino, velocidad de flujo durante el ciclo de respiración y mezcla de gases: los buzos submarinos pueden respirar gases respiratorios ricos en oxígeno para reducir el riesgo de enfermedad por descompresión, o gases que contienen helio para reducir los efectos narcóticos. El helio también tiene el efecto de reducir el trabajo de respiración al reducir la densidad de la mezcla, aunque la viscosidad del helio es fraccionalmente mayor que la del nitrógeno. Existen estándares para estas condiciones y para hacer comparaciones útiles entre aparatos respiratorios, deben probarse con el mismo estándar.
Normas para probar aparatos de respiración subacuáticaeditar
- EN 250: 2014. Equipo respiratorio-Aparato de buceo autónomo de aire comprimido de circuito abierto-Requisitos, pruebas, marcado.
- EN 14143: 2013. Equipo respiratorio. Aparato de buceo autónomo de respiración repetida
- EN 15333 -1: 2008 COR 2009 – Equipo respiratorio-Aparato de Buceo de Gas Comprimido Suministrado Umbilical de Circuito Abierto-Parte 1: Aparato de Demanda.
- BS 8547: 2016 define los requisitos para que los reguladores de demanda se utilicen a profundidades superiores a 50 m.
Variaciones y gestión del trabajo de respiracióneditar
Los factores que influyen en el trabajo de respiración de un aparato de respiración subacuática incluyen la densidad y la viscosidad del gas, los caudales, la presión de agrietamiento (el diferencial de presión requerido para abrir la válvula de demanda) y la contrapresión sobre las válvulas de escape.
El trabajo de respiración de un buceador tiene un componente fisiológico, así como el componente del equipo. para una mezcla de gas de respiración dada, la densidad aumentará con un aumento en la profundidad. Una mayor densidad de gas requiere más esfuerzo para acelerar el gas en la transición entre la inhalación y la exhalación. Para minimizar el trabajo de respiración, se puede reducir la velocidad de flujo, pero esto reducirá el RMV a menos que se aumente la profundidad de respiración para compensarlo. La respiración profunda lenta mejora la eficiencia de la respiración al aumentar la rotación de gas en los alvéolos, y el esfuerzo debe limitarse para que coincida con la transferencia de gas posible desde el RMV, que se puede mantener cómodamente durante largos períodos. Exceder este esfuerzo continuo máximo puede conducir a la acumulación de dióxido de carbono, lo que puede causar una frecuencia respiratoria acelerada, con mayor turbulencia, lo que conduce a una menor eficiencia, una reducción de RMV y un mayor trabajo de respiración en un bucle de retroalimentación positiva. A profundidades extremas, esto puede ocurrir incluso a niveles relativamente bajos de esfuerzo, y puede ser difícil o imposible romper el ciclo. El estrés resultante puede ser una causa de pánico, ya que la percepción es de un suministro insuficiente de gas debido a la acumulación de dióxido de carbono, aunque la oxigenación puede ser adecuada.
La carga pulmonar estática negativa aumenta el trabajo de respiración y puede variar dependiendo de la profundidad relativa del diafragma regulador a los pulmones en el equipo de circuito abierto, y la profundidad relativa del contragolpe a los pulmones en un respirador.
La densidad de gas a presión ambiental es un factor limitante de la capacidad de un buceador para eliminar de manera efectiva el dióxido de carbono en profundidad para un trabajo determinado de respiración. A mayor presión ambiental, el aumento de la densidad del gas respiratorio causa una mayor resistencia de las vías respiratorias. La ventilación máxima de ejercicio y la ventilación voluntaria máxima se reducen en función de la densidad, que para una mezcla de gases dada es proporcional a la presión. La ventilación voluntaria máxima se aproxima mediante una función de raíz cuadrada de la densidad del gas. El caudal de exhalación está limitado por el flujo turbulento independiente del esfuerzo. Una vez que esto ocurre, los intentos de aumentar el caudal son activamente contraproducentes y contribuyen a una mayor acumulación de dióxido de carbono. Los efectos de la carga pulmonar estática negativa se amplifican por el aumento de la densidad del gas.
Para reducir el riesgo de hipercapnia, los buzos pueden adoptar un patrón de respiración más lento y profundo de lo normal en lugar de rápido y superficial, ya que esto proporciona el máximo intercambio de gases por unidad de esfuerzo al minimizar la turbulencia y los efectos de espacio muerto.
Retención y toxicidadeditar
El dióxido de carbono es un producto del metabolismo celular que se elimina por intercambio de gases en los pulmones mientras se respira. La tasa de producción es variable con el esfuerzo, pero hay un mínimo básico. Si la tasa de eliminación es menor que la tasa de producción, los niveles aumentarán y producirán síntomas de toxicidad como dolor de cabeza, dificultad para respirar y deterioro mental, eventualmente pérdida de conciencia, que puede conducir a ahogamiento. En el buceo hay factores que aumentan la producción de dióxido de carbono (esfuerzo) y factores que pueden perjudicar la eliminación, lo que hace que los buceadores sean particularmente vulnerables a la toxicidad por dióxido de carbono.
El oxígeno se consume y el dióxido de carbono se produce en las mismas cantidades bajo el agua que en la superficie para la misma cantidad de trabajo, pero la respiración requiere trabajo, y el trabajo de respiración puede ser mucho mayor bajo el agua, y el trabajo de respiración es similar a otras formas de trabajo en la producción de dióxido de carbono.
La capacidad de un buceador para responder a los aumentos en el trabajo de respiración es limitada. A medida que aumenta el trabajo de respiración, el dióxido de carbono adicional producido al hacer este trabajo aumenta la necesidad de una mayor tasa de eliminación, que es proporcional a la ventilación, en el caso de dióxido de carbono insignificante en el aire inspirado.
La producción de dióxido de carbono por los tejidos es una función simple del metabolismo tisular y del consumo de oxígeno. Cuanto más trabajo se realice en un tejido, más oxígeno se consumirá y más dióxido de carbono se producirá. La eliminación de dióxido de carbono en los alvéolos depende del gradiente de presión parcial para la difusión de dióxido de carbono entre la sangre y el gas alveolar. Este gradiente se mantiene al eliminar el dióxido de carbono de los alvéolos durante la respiración, lo que depende de reemplazar el aire en los alvéolos con más dióxido de carbono por aire con menos dióxido de carbono. Cuanto más aire entre y salga de los alvéolos durante la respiración, más dióxido de carbono se expulsa y mayor es el gradiente de presión entre la sangre venosa y el gas alveolar que impulsa la difusión del dióxido de carbono de la sangre. El mantenimiento de los niveles correctos de dióxido de carbono depende críticamente de una ventilación pulmonar adecuada, y hay múltiples aspectos del buceo que pueden interferir con una ventilación pulmonar adecuada.
Medición del rendimiento de los aparatos de respiración subacuáticaeditar
La máquina ANSTI se utiliza para pruebas automatizadas de aparatos de respiración subacuática.