Mezclas de gases respirables

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El gas respirable  es una mezcla de elementos y compuestos químicos gaseosos utilizados para respirar . El aire  es el gas respirable más común y el único natural. Pero otras mezclas de gases u oxígeno puro también se utilizan en equipos de respiración y hábitats cerrados, como equipos de buceo , equipos de buceo de superficie, cámaras de recompresión , montañismo a gran altitud, submarinos , trajes presurizados , naves espaciales , equipos médicos de soporte vital y primeros auxilios . así como máquinas de anestesia [1] [2] [3] .

El oxígeno es un componente importante de cualquier gas respirable a una presión parcial de 0,16 a 1,60 bar a la presión atmosférica. El oxígeno suele ser el único componente metabólicamente activo , a menos que el gas sea una mezcla anestésica. Parte del oxígeno en el gas de respiración se consume por procesos metabólicos, mientras que los componentes inertes permanecen sin cambios y sirven principalmente para diluir el oxígeno a una concentración adecuada y, por lo tanto, también se conocen como gases de dilución. Así, la mayoría de los gases respirables son una mezcla de oxígeno con uno o más gases inertes [1] [3] . Los gases de respiración para uso hiperbárico se han desarrollado para mejorar el rendimiento del aire ordinario al reducir el riesgo de enfermedad por descompresión , acortar la duración de la descompresión , reducir el envenenamiento por nitrógeno o permitir un buceo en aguas profundas más seguro [1] [3] .

Un gas de respiración seguro para aplicaciones hiperbáricas tiene cuatro características principales:

Los métodos utilizados para llenar cilindros de buceo con gases distintos del aire se denominan mezcla de gases [5] [6] .

Los gases de respiración que se utilizan a presiones ambientales por debajo de la presión atmosférica normal suelen ser oxígeno puro o aire enriquecido con oxígeno para proporcionar suficiente oxígeno para mantener la vida y la conciencia, o para proporcionar niveles de ejercicio más altos de lo que sería posible con aire. El oxígeno suplementario generalmente se proporciona como un gas puro agregado al aire respirable por inhalación o mediante un sistema de soporte vital.

Para buceo y otros tipos de aplicaciones hiperbáricas

Los siguientes gases de respiración comunes se utilizan para el buceo:

Codificación de colores común para cilindros de gas respirable en la industria del buceo [17] .
Gas Símbolo Colores de hombro típicos hombro globo Marco superior cuadrado/
marco del extremo de la válvula
oxigeno medico O2 _ Blanco Blanco
Mezclas de oxígeno y helio
(Heliox)
O 2 / Él
Cuartos o rayas marrones y blancas
Rayas alternas cortas marrones y blancas
(8 pulgadas (20 cm))
Mezclas de oxígeno, helio y
nitrógeno (Trimix)
O 2 /He/N 2
Cuartos o rayas negros, blancos y marrones
Rayas alternas cortas negras, blancas y marrones
(8 pulgadas (20 cm))
Mezclas de oxígeno y nitrógeno
(Nitrox) incluido el aire
N2 / O2 _
Cuartos o rayas en blanco y negro
Rayas alternas cortas en blanco y negro
(8 pulgadas (20 cm))

Aire respirable

El aire respirable es aire ambiente con un estándar de pureza adecuado para la respiración humana en la aplicación especificada. En aplicaciones hiperbáricas, la presión parcial de los contaminantes aumenta en proporción a la presión absoluta y debe limitarse a una formulación segura para la profundidad o el rango de presión en el que se va a utilizar.

Clasificación según la proporción de oxígeno

Los gases de respiración de buceo se clasifican según la proporción de oxígeno. Los límites establecidos por las autoridades pueden diferir ligeramente ya que los efectos varían gradualmente con la concentración y los organismos humanos y no son predecibles con precisión.

normóxico donde el contenido de oxígeno no difiere mucho del del aire y garantiza un uso continuo y seguro a la presión atmosférica. Hiperoxico, o enriquecido con oxigeno donde el contenido de oxígeno excede los niveles atmosféricos, típicamente a un nivel donde hay algún efecto fisiológico medible con el uso prolongado, y algunas veces se requieren procedimientos especiales de manipulación debido al mayor riesgo de incendio. Los riesgos asociados son la toxicidad del oxígeno en profundidad y el fuego, especialmente en los aparatos de respiración. hipóxico cuando el contenido de oxígeno es inferior al del aire, generalmente en la medida en que existe un riesgo significativo de un efecto fisiológico medible a corto plazo. El riesgo inmediato suele ser la discapacidad debida a la hipoxia en la superficie o cerca de ella.

Componentes separados de los gases

Los gases de respiración de buceo se mezclan a partir de una pequeña cantidad de gases componentes que dan a la mezcla características especiales que no están disponibles en el aire atmosférico.

Oxígeno

El oxígeno (O 2 ) debe estar presente en cada mezcla respirable [1] [2] [3] . Esto se debe a que es esencial para el proceso metabólico del cuerpo humano que sustenta la vida. El cuerpo humano no puede almacenar oxígeno para su uso posterior, como lo hace con los alimentos. Si el cuerpo se ve privado de oxígeno durante más de unos pocos minutos, se produce la pérdida del conocimiento y la muerte. Los tejidos y órganos del cuerpo (especialmente el corazón y el cerebro) se dañan si se les priva de oxígeno durante más de cuatro minutos.

Llenar una botella de buceo con oxígeno puro cuesta unas cinco veces más que llenarla con aire comprimido. Dado que el oxígeno favorece la combustión y causa oxidación en los cilindros de buceo , debe manejarse con cuidado, especialmente cuando se mezclan gases [5] [6] .

Históricamente, el oxígeno se ha producido mediante la destilación fraccionada del aire líquido, pero se produce cada vez más mediante tecnologías no criogénicas , como la adsorción por cambio de presión (PSA) y la adsorción por cambio de vacío (VSA) [18] .

La proporción del componente de oxígeno de la mezcla de gases respirables se usa a veces cuando se nombra la mezcla:

  • Las mezclas hipóxicas , estrictamente hablando, contienen menos del 21% de oxígeno, aunque a menudo se usa un límite del 16%, y están destinadas solo para respirar en profundidad como "gas de fondo", donde una presión más alta aumenta la presión parcial de oxígeno a un nivel seguro . 1] [2 ] [3] . Trimix , Heliox y Heliair  son mezclas de gases comúnmente utilizadas para mezclas hipóxicas y se utilizan en el buceo profesional y técnico como gases de respiración profunda [1] [3] .
  • las mezclas normóxicas contienen la misma proporción de oxígeno que el aire, 21% [1] [3] . La profundidad operativa máxima de una mezcla normóxica puede ser tan baja como 47 metros (155 pies). Trimix con un contenido de oxígeno del 17% al 21% a menudo se describe como normóxico porque contiene una proporción de oxígeno lo suficientemente alta como para permitir una respiración segura en la superficie.
  • las mezclas hiperóxicas contienen más del 21% de oxígeno. Enriquecido con aire Nitrox (EANx) es una mezcla de respiración hiperóxica típica [1] [3] [10] . Las mezclas hiperóxicas provocan envenenamiento por oxígeno a poca profundidad en comparación con el aire , pero se pueden usar para acortar las paradas de descompresión al eliminar los gases inertes disueltos del cuerpo más rápidamente [7] [10] .

La fracción de oxígeno determina la mayor profundidad a la que se puede usar la mezcla de manera segura para evitar el envenenamiento por oxígeno . Esta profundidad se denomina profundidad operativa máxima [1] [3] [7] [10] .

La concentración de oxígeno en una mezcla de gases depende de la proporción y la presión de la mezcla. Se expresa como la presión parcial de oxígeno (P O 2 ) [1] [3] [7] [10] .

La presión parcial de cualquier componente de gas en una mezcla se calcula como:

presión parcial = presión absoluta total × fracción de volumen del componente gaseoso

Para el componente de oxígeno,

P O 2 \u003d P × F O 2

dónde:

P O 2 = presión parcial de oxígeno P = presión total F O 2 = fracción volumétrica del contenido de oxígeno

La presión parcial mínima segura de oxígeno en la mezcla respirable suele ser de 16  kPa (0,16 bar). Por debajo de esta presión parcial, el buceador puede correr el riesgo de perder el conocimiento y morir debido a la hipoxia , dependiendo de factores que incluyen la fisiología individual y el nivel de ejercicio. Cuando se inhala una mezcla hipóxica en aguas poco profundas, es posible que no tenga un nivel de PO 2 lo suficientemente alto como para mantener consciente al buceador. Por esta razón, las "mezclas de transporte" normóxicas o hiperóxicas se utilizan a profundidades intermedias entre las fases de "fondo" y "descompresión" de la inmersión.

El nivel máximo seguro de PO 2 en la mezcla respiratoria depende del tiempo de exposición, el nivel de actividad física y la seguridad del equipo respiratorio utilizado. Por lo general, es de 100 kPa (1 bar) a 160 kPa (1,6 bar); para inmersiones de menos de tres horas, generalmente se considera 140 kPa (1,4 bar), aunque se sabe que la Marina de los EE. UU. permite inmersiones con P O 2 hasta 180 kPa (1,8 bar) [1] [2] [3] [7 ] [10] . Con niveles altos de PO 2 o una exposición más prolongada, el buzo corre el riesgo de envenenamiento por oxígeno, lo que puede provocar convulsiones [1] [2] . Cada gas tiene una profundidad de trabajo máxima, que está determinada por su contenido de oxígeno [1] [2] [3] [7] [10] . Para la recompresión terapéutica y la oxigenoterapia hiperbárica se suele utilizar una presión parcial de 2,8 bar, pero no hay riesgo de ahogamiento si la persona pierde repentinamente el conocimiento [2] . Para períodos más largos, como el buceo de saturación, se puede mantener una presión de 0,4 bar durante varias semanas.

Los analizadores de oxígeno se utilizan para medir la presión parcial de oxígeno en una mezcla de gases [5] .

Divox está diseñado para respirar oxígeno adecuado para uso en buceo. En los Países Bajos, el oxígeno respirable puro se considera medicinal, a diferencia del oxígeno industrial, que se utiliza para soldar , y solo está disponible con receta médica . La industria del buceo registró la marca registrada Divox para oxígeno respirable para eludir las estrictas regulaciones con respecto al oxígeno médico, lo que facilita que los buceadores obtengan oxígeno para mezclar el gas respirable. En la mayoría de los países, no hay diferencia en la pureza del oxígeno médico y el oxígeno industrial, ya que se producen con los mismos métodos y fabricantes, pero tienen diferentes etiquetas y rellenos. La principal diferencia entre los dos es que para el oxígeno médico, la traza es mucho más amplia para que sea más fácil identificar la traza exacta de producción de un "lote" o lote de oxígeno en caso de problemas de pureza. El oxígeno de grado aeronáutico es similar al oxígeno médico, pero puede tener un contenido de humedad más bajo [5] .

Nitrógeno

El nitrógeno (N 2 ) es un gas diatómico y el componente principal del aire , la mezcla de gases respirables más barata y común utilizada para el buceo. Provoca intoxicación por nitrógeno en el buceador, por lo que su uso se limita a inmersiones poco profundas. El nitrógeno puede causar enfermedad por descompresión [1] [2] [3] [19] .

La profundidad de aire equivalente se utiliza para evaluar los requisitos de descompresión de una mezcla de nitrox (oxígeno/nitrógeno). La profundidad narcótica equivalente se usa para evaluar la actividad narcótica del trimix (mezcla de oxígeno/helio/nitrógeno). Muchos buzos consideran que el nivel de anestesia inducido por bucear a 30 m (100 pies) mientras respiran aire es un máximo cómodo [1] [2] [3] [20] [21] .

El nitrógeno en una mezcla de gases casi siempre se obtiene agregando aire a la mezcla.

Helio

El helio (He) es un gas inerte que es menos narcótico que el nitrógeno a una presión equivalente (en realidad no hay evidencia de narcosis por helio), y tiene una densidad mucho más baja, por lo que es más adecuado para inmersiones más profundas que el nitrógeno [1 ] [3] . El helio es igualmente capaz de causar la enfermedad por descompresión . A alta presión, el helio también provoca el síndrome nervioso de alta presión, que es un síndrome de irritación del sistema nervioso central, que de alguna manera es lo opuesto a la anestesia [1] [2] [3] [22] .

Llenar con helio es significativamente más costoso que llenar con aire debido al costo del helio y al costo de mezclar y comprimir la mezcla.

El helio no es adecuado para inflar un traje seco debido a sus malas propiedades de aislamiento térmico : en comparación con el aire, que se considera un buen aislante, el helio tiene una conductividad térmica seis veces mayor [23] . El bajo peso molecular del helio (peso molecular del helio monoatómico = 4 en comparación con el peso molecular del nitrógeno diatómico = 28) aumenta el timbre de la voz del respirador, lo que puede dificultar la comunicación [1] [3] [24] . Esto se debe a que la velocidad del sonido es más rápida en un gas de menor peso molecular, lo que aumenta la frecuencia de resonancia de las cuerdas vocales [1] [24] . El helio se escapa de válvulas dañadas o defectuosas más rápido que otros gases porque los átomos de helio son más pequeños, lo que les permite pasar a través de espacios de sellado más pequeños .

El helio se encuentra en cantidades significativas solo en el gas natural , del cual se extrae a bajas temperaturas por destilación fraccionada.

Neón

El neón (Ne) es un gas inerte que a veces se usa en el buceo profundo comercial, pero es muy costoso [1] [3] [11] [16] . Al igual que el helio, es menos narcótico que el nitrógeno, pero a diferencia del helio, no distorsiona la voz del buceador. En comparación con el helio, el neón tiene excelentes propiedades de aislamiento térmico [25] .

Hidrógeno

El hidrógeno (H 2 ) se ha utilizado en mezclas de gases de buceo profundo, pero es altamente explosivo cuando se mezcla con más del 4-5 % de oxígeno (p. ej., el oxígeno contenido en mezclas de gases respirables) [1] [3] [11] [13 ] . Esto limita el uso de hidrógeno para el buceo profundo e impone protocolos complejos para garantizar que se elimine el exceso de oxígeno del equipo de respiración antes de que comience la inhalación de hidrógeno. Como el helio, eleva el timbre de la voz del buceador. Una mezcla de hidrógeno y oxígeno cuando se usa como gas de buceo a veces se denomina Hydrox . Las mezclas que contienen hidrógeno y helio como diluyentes se denominan Hydreliox.

Componentes indeseables de los gases respiratorios del buceo

Muchos gases no son adecuados para su uso en gases de respiración de buceo [6] [26] . Aquí hay una lista parcial de los gases que se encuentran comúnmente en los ambientes de buceo:

Argón

El argón (Ar) es un gas inerte que es más narcótico que el nitrógeno y, por lo tanto, generalmente no es adecuado como mezcla de gases respirables para el buceo [27] . Argox se utiliza para estudios de descompresión [1] [3] [28] [29] . A veces se usa para inflar trajes secos por buzos que usan helio como su principal mezcla de gases respirables, debido a las buenas propiedades de aislamiento térmico del argón. El argón es más caro que el aire o el oxígeno, pero mucho más barato que el helio. El argón es un componente del aire natural y constituye el 0,934 % del volumen de la atmósfera terrestre [30] .

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono (CO 2 ) se forma como resultado del metabolismo en el cuerpo humano y puede causar envenenamiento por dióxido de carbono [26] [31] [32] . Cuando la mezcla de gas respirable se recircula en un rebreather o sistema de soporte vital , los depuradores eliminan el dióxido de carbono antes de que el gas se reutilice.

Monóxido de carbono

El monóxido de carbono (CO) es un gas altamente tóxico que compite con el dióxido de carbono para unirse a la hemoglobina, lo que interfiere con el transporte de oxígeno en la sangre (ver intoxicación por monóxido de carbono ). Por lo general, se forma como resultado de una combustión incompleta [1] [2] [6] [26] . Cuatro fuentes comunes son:

  • Los gases de escape de un motor de combustión interna , que contiene CO en el aire, se introducen en un compresor de aire de buceo. Ningún filtro puede detener el CO en el aire de admisión. Los gases de escape de todos los motores de combustión interna alimentados con petróleo contienen algo de CO, y esto es un problema particular en los barcos donde la entrada del compresor no se puede mover arbitrariamente a la distancia deseada de los gases de escape del motor y del compresor.
  • El calentamiento de los lubricantes dentro del compresor puede hacer que se evaporen lo suficiente como para estar disponibles para el sistema de admisión del compresor.
  • En algunos casos, el aceite lubricante de hidrocarburo puede ingresar al cilindro del compresor directamente a través de los sellos dañados o desgastados, y el aceite puede (y generalmente lo hará) arder y encenderse debido a la enorme relación de compresión y al aumento de temperatura posterior. Dado que los aceites pesados ​​no se queman bien, especialmente si no se atomizan correctamente, la combustión incompleta dará como resultado la formación de monóxido de carbono.
  • Un proceso similar puede ocurrir potencialmente con cualquier material sólido que contenga sustancias "orgánicas" (carbonáceas), especialmente en cilindros que se usan para mezclas de gases hiperóxicos. Si fallan los filtros de aire del compresor, entrará polvo normal en el cilindro , que contiene materia orgánica (como suele contener humus ). Un peligro más serio es que las partículas del aire en los barcos y en las áreas industriales donde se llenan los cilindros a menudo contienen productos de combustión en forma de partículas de carbón (esto es lo que hace que un trapo sucio se vuelva negro), y son un peligro más serio cuando entran en el cilindro.

El monóxido de carbono generalmente se evita en la medida de lo posible colocando la entrada en aire no contaminado, filtrando las partículas del aire de entrada, usando un diseño de compresor adecuado y lubricantes apropiados, y asegurando que las temperaturas de operación no sean excesivas. Si el riesgo residual es excesivo, se puede utilizar un catalizador de hopcalita en el filtro de alta presión para convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono, que es mucho menos tóxico.

Hidrocarburos

Los hidrocarburos (C x H y ) están presentes en los lubricantes y combustibles para compresores . Pueden ingresar a los cilindros de buceo como resultado de contaminación, fugas o combustión incompleta cerca de la entrada de aire [2] [5] [6] [26] [33] .

  • Pueden actuar como combustible cuando se queman, aumentando el riesgo de explosión , especialmente en mezclas de gases con alto contenido de oxígeno.
  • La inhalación de neblina de aceite puede dañar los pulmones y eventualmente conducir a la degeneración pulmonar con neumonía lipídica grave [34] o enfisema .

Contenido de humedad

Durante el proceso de compresión de gas en un cilindro de buceo, se elimina la humedad del gas [6] [26] . Esto es bueno para prevenir la corrosión del tanque , pero significa que el buzo respirará gas muy seco. El gas seco extrae la humedad de los pulmones del buzo mientras está bajo el agua, lo que contribuye a la deshidratación , que también se cree que es un factor de riesgo predisponente para la enfermedad por descompresión . Esto es incómodo debido a la sequedad de la boca y la garganta y da sed al buceador. Este problema se reduce en los rebreathers porque la reacción de cal sodada , que elimina el dióxido de carbono, también devuelve humedad a la mezcla de gases respirables [9] , y la humedad relativa y la temperatura del gas exhalado son relativamente altas y hay un efecto acumulativo debido a reinspiración [35] . En climas cálidos, el buceo de circuito abierto puede acelerar el agotamiento por calor debido a la deshidratación. Otro problema con el contenido de humedad es la tendencia de la humedad a condensarse a medida que la presión del gas disminuye al pasar por el regulador; esto, combinado con una caída repentina de la temperatura, también debido a la descompresión, puede hacer que la humedad se solidifique como hielo. La formación de hielo en el regulador puede hacer que las piezas móviles se agarroten y dañen el regulador. Esta es una de las razones por las que los reguladores de buceo suelen estar hechos de latón y cromados (para protección). El latón, que tiene buenas propiedades de conductividad térmica, transfiere rápidamente el calor del agua circundante al aire comprimido fresco y frío, lo que ayuda a prevenir la formación de hielo.

Análisis de gases

Las mezclas de gases generalmente deben analizarse durante o después de la mezcla para fines de control de calidad. Esto es especialmente importante para las mezclas de gases respirables, cuyos errores pueden afectar la salud y la seguridad del usuario final. La mayoría de los gases que pueden estar presentes en los cilindros de buceo son difíciles de detectar porque son incoloros, inodoros e insípidos. Para algunos gases, existen sensores electrónicos como analizadores de oxígeno, analizadores de helio, detectores de monóxido de carbono y detectores de dióxido de carbono [ 2 ] [5] [6] . Los analizadores de oxígeno generalmente se encuentran bajo el agua en rebreathers [9] . Los analizadores de oxígeno y helio se utilizan a menudo en la superficie durante la mezcla de gases para determinar el porcentaje de oxígeno o helio en la mezcla de gases respirables [5] . Los métodos químicos y de detección de otros gases no se usan a menudo en el buceo recreativo, pero se usan para probar periódicamente la calidad del aire respirable comprimido de los compresores de aire de buceo [5] .

Estándares de gases respirables

Los estándares de calidad del gas respirable son publicados por organizaciones nacionales e internacionales y pueden aplicarse de acuerdo con la legislación. En el Reino Unido, la Autoridad de Salud y Seguridad indica que los requisitos de gas para buceo se basan en BS EN 12021:2014. Se enumeran las especificaciones para aire compatible con oxígeno, mezclas de nitrox hechas agregando oxígeno, eliminando nitrógeno o mezclando nitrógeno y oxígeno, mezclas de helio-oxígeno (heliox), mezclas de helio-nitrógeno-oxígeno (trimix) y oxígeno puro, como para sistemas con circuito abierto, y para sistemas de regeneración, así como para el suministro de alta y baja presión (por encima y por debajo de 40 bar) [36] .

El contenido de oxígeno varía con la profundidad de operación, pero la tolerancia depende del rango de fracción de gas, siendo ±0,25 % para fracciones de oxígeno por debajo del 10 % v/v, ±0,5 % para fracciones entre 10 % y 20 %, y ±1 % para fracciones compartidas. de más del 20% [36] .

El contenido de agua está limitado por los riesgos de formación de hielo en las válvulas de control y corrosión de las superficies protectoras (una mayor humedad no es un problema fisiológico) y generalmente es un factor de punto de rocío [36] .

Otros contaminantes especificados son el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el petróleo y los hidrocarburos volátiles, que se limitan a los efectos tóxicos. Otros posibles contaminantes deben analizarse en función de una evaluación de riesgos, y la frecuencia requerida de análisis de contaminantes también se basa en una evaluación de riesgos [36] .

En Australia, la calidad del aire respirable se define en la Norma australiana 2299.1, Sección 3.13 Calidad del gas respirable [37] .

Mezcla de mezclas de gases respirables

La mezcla de gases de respiración de buceo es el llenado de cilindros de gas con gases que no contienen aire en los gases de respiración.

Llenar cilindros con una mezcla de gases es peligroso tanto para el petrolero como para el buzo. Durante el llenado existe riesgo de incendio por el uso de oxígeno y riesgo de explosión por el uso de gases a alta presión. La composición de la mezcla debe ser segura para la profundidad y duración de la inmersión planificada. Si la concentración de oxígeno es demasiado baja, el buzo puede perder el conocimiento debido a la hipoxia , y si es demasiado alta, el buzo puede sufrir una intoxicación por oxígeno . La concentración de gases inertes como el nitrógeno y el helio se planifica y controla para evitar el envenenamiento por nitrógeno y la enfermedad por descompresión.

Los métodos utilizados incluyen mezcla intermitente por presión parcial o fracciones de masa, así como procesos de mezcla continua. Las mezclas preparadas se analizan en cuanto a composición para garantizar la seguridad del usuario. La ley puede exigir a los mezcladores de gas que demuestren competencia al llenar para otros.

Densidad

La densidad excesiva del gas respirable puede aumentar el trabajo respiratorio a niveles insoportables y puede conducir a la retención de dióxido de carbono a densidades más bajas [4] . El helio se utiliza como componente para reducir la densidad así como para reducir la anestesia en profundidad. Al igual que la presión parcial, la densidad de una mezcla de gases es proporcional a la fracción volumétrica de los gases constituyentes ya la presión absoluta. Las leyes de los gases ideales son bastante precisas para gases a presión inspirada.

La densidad de una mezcla de gases a una temperatura y presión dadas se puede calcular como:

ρ metro = (ρ 1 V 1 + ρ 2 V 2 + .. + ρ norte V norte ) / (V 1 + V 2 + … + V norte )

dónde

ρ m = densidad de la mezcla de gases ρ 1 … ρ n = densidad de cada uno de los componentes V 1 … V n = volumen parcial de cada uno de los gases constituyentes [38]

Dado que la fracción de gas F i (fracción de volumen) de cada gas se puede expresar como V i / (V 1 + V 2 + ... + V n )

por reemplazo

ρ metro = (ρ 1 F 1 + ρ 2 F 2 + .. + ρ norte F norte )

Mezclas hipobáricas de gases respiratorios

Las mezclas de gases respirables para uso a presión ambiental reducida se utilizan para vuelos a gran altitud en aeronaves no presurizadas , en vuelos espaciales , especialmente en trajes presurizados , y para montañismo a gran altitud . En todos estos casos, la atención se centra en garantizar una presión parcial de oxígeno adecuada. En algunos casos, se agrega oxígeno a la mezcla de gases respirables para lograr una concentración suficiente, mientras que en otros casos la mezcla de gases respirables puede consistir completamente en oxígeno puro o casi puro. Los sistemas de circuito cerrado se pueden usar para conservar la mezcla de gases respirables, que puede ser en cantidades limitadas; en el caso del alpinismo, el usuario debe llevar consigo oxígeno adicional y, en los vuelos espaciales, el costo de poner la masa en órbita es muy alto. .

Mezclas médicas de gases respiratorios

Los usos médicos de las mezclas de gases respiratorios distintos del aire incluyen la oxigenoterapia y la anestesia.

Oxigenoterapia

El oxígeno es esencial para el metabolismo celular normal [39] . El aire suele contener un 21 % de oxígeno por volumen [40] . Por lo general, esto es suficiente, pero en algunos casos se interrumpe el suministro de oxígeno a los tejidos.

Definición y uso médico

La oxigenoterapia , también conocida como oxígeno suplementario, es el uso de oxígeno como agente terapéutico [41] . Esto puede incluir niveles bajos de oxígeno en la sangre , envenenamiento por monóxido de carbono , dolores de cabeza en brotes y mantener suficiente oxígeno durante la administración de anestésicos inhalatorios. [42] . La oxigenoterapia a largo plazo a menudo es beneficiosa para las personas con niveles de oxígeno crónicamente bajos, como aquellos con EPOC grave o fibrosis quística [43] [41] . El oxígeno se puede administrar de varias maneras, incluso a través de una cánula nasal, un respirador y dentro de una cámara de presión [44] [45] .

Efectos secundarios y mecanismo

Las altas concentraciones de oxígeno pueden causar intoxicación por oxígeno , como daño pulmonar, o provocar insuficiencia respiratoria en personas predispuestas [42] [40] . También puede secar la nariz y aumentar el riesgo de incendio en los fumadores [41] . La saturación de oxígeno objetivo recomendada depende de la afección que se esté tratando [41] . En la mayoría de los casos, se recomienda una saturación del 94-98 %, mientras que para aquellos con riesgo de retención de dióxido de carbono , se prefiere una saturación del 88-92 %, y en caso de toxicidad por monóxido de carbono o paro cardíaco, la saturación debe ser lo más alta posible [41] .

Historia y cultura

El uso de oxígeno en medicina se ha vuelto común desde alrededor de 1917 [46] [47] . Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la OMS , los medicamentos más seguros y efectivos necesarios en un sistema de salud [48] . El costo del oxígeno domiciliario es de aproximadamente US$150 por mes en Brasil y US$400 por mes en los EE . UU. [43] . El oxígeno doméstico puede ser proporcionado por tanques de oxígeno o por un concentrador de oxígeno [41] . Se cree que el oxígeno es el tratamiento más común utilizado en los hospitales del mundo desarrollado [49] [41] .

Gases anestésicos

El enfoque más común para la anestesia general  es usar anestésicos generales inhalados. Cada uno de ellos tiene su propia eficacia, que depende de su solubilidad en aceite. Esta relación existe porque los fármacos se unen directamente a las cavidades de las proteínas del sistema nervioso central, aunque se han descrito varias teorías sobre un efecto anestésico general. Se cree que los anestésicos inhalatorios actúan sobre varias partes del sistema nervioso central. Por ejemplo, el efecto inmovilizador de los anestésicos inhalados ocurre como resultado de la exposición de la médula espinal , mientras que la sedación, la hipnosis y la amnesia afectan áreas del cerebro [50] .

Un anestésico inhalatorio es un compuesto químico con propiedades anestésicas generales que se puede administrar por inhalación. Las sustancias de gran interés clínico contemporáneo incluyen anestésicos volátiles como isoflurano , sevoflurano y desflurano y gases anestésicos como óxido nitroso y xenón .

Introducción

Los gases anestésicos son administrados por anestesistas (un término que incluye anestesiólogos , enfermeras anestesiólogas y asistentes de anestesistas) a través de una máscara anestésica, una vía aérea con máscara laríngea o un tubo traqueal conectado a un vaporizador anestésico y una máquina de anestesia . Se utiliza una máquina de anestesia o una máquina de anestesia o una máquina de Boyle para apoyar la administración de la anestesia . El tipo de máquina de anestesia más común que se usa en los países desarrollados es la máquina de anestesia continua, que está diseñada para proporcionar un suministro preciso y continuo de gases medicinales (como oxígeno y óxido nitroso ) mezclados con una concentración precisa de vapor anestésico (como isoflurano ) y la entrega a su paciente a una presión y un flujo seguros. Los dispositivos modernos incluyen ventiladores , dispositivos de succión y dispositivos de monitoreo de pacientes . El gas exhalado se pasa a través de un depurador para eliminar el dióxido de carbono y los vapores anestésicos y el oxígeno se reponen según sea necesario antes de devolver la mezcla al paciente.

Notas

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Brubakk, AO Bennett y Elliott's fisiología y medicina del buceo Brubakk / AO , T. S. Neumann. - 5ª Rev. - Estados Unidos: Saunders Ltd., 2003. - Pág. 800. - ISBN 978-0-7020-2571-6 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Manual de buceo de la Armada de EE. UU., 6.ª revisión . - Estados Unidos: US Naval Sea Systems Command, 2006. Archivado el 2 de mayo de 2008 en Wayback Machine .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Tech Diver. Gases exóticos . Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2008.
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