¿Por qué los buceadores de aguas profundas respiran una mezcla de helio y oxígeno?

La respuesta de Lee es excelente. No estoy seguro de por qué Quara me está diciendo que la gente quiere una mejor respuesta. Probaré un enfoque menos técnico en caso de que esto ayude a alguien.

Los gases se comprimen mucho bajo el agua debido al peso de toda el agua de arriba, de modo que durante el buceo respiramos aire comprimido. Resulta que esto es malo para nosotros. El primer problema es el nitrógeno, que constituye la mayor parte del aire normal que respiramos. Se mete en la sangre y en otros tejidos, y cuando hay demasiado puede formar burbujas que pueden enfermarnos, herirnos o incluso matarnos. En realidad, cualquier gas puede hacer lo mismo, pero usamos el oxígeno para que no sea un problema de esta manera. Otros gases entran y salen de nuestros tejidos a diferentes velocidades. Lento es agradable porque lleva más tiempo absorber demasiado. Rápido es bueno porque podemos deshacernos de él rápidamente. El helio es un gas “rápido”. El nitrógeno es una especie de medio que es desafortunado.

Respirar gases comprimidos también causa “narcosis”, que es similar a los efectos de las drogas o el alcohol. Esto puede hacer que las situaciones peligrosas sean mucho más peligrosas, así que tratamos de evitarlo. El nitrógeno es particularmente malo para esto.

Para ir más profundo, más tiempo, lo más fácil es compensar el nitrógeno con oxígeno. El problema es que respirar oxígeno comprimido después de un punto causa convulsiones que generalmente son fatales bajo el agua, por lo que este enfoque no te llevará muy lejos.

¿Qué otros gases podríamos respirar? Argon es seguro para respirar. Casi el 1% de nuestra atmósfera es argón. Lamentablemente es dos veces más narcótico que el nitrógeno, por lo que no nos ayudará. Krypton y xenón también son muy narcóticos.

El neón es seguro para respirar y casi no tiene efecto narcótico. Desafortunadamente es muy caro. También es un gas muy lento, ideal para inmersiones cortas, pero requiere una descompresión prolongada en inmersiones más largas.

El hidrógeno es seguro para respirar y es barato, pero tiende a explotar cuando se lo mezcla con más del 4% de oxígeno. Todavía se puede usar a más de 35 m de profundidad, donde hay suficiente oxígeno porque está comprimido. Sin embargo, se vuelve muy narcótico después de 150 metros. Además, cambiar de aire rico en oxígeno a hidrógeno sin explotar puede ser un desafío. Se establecieron varios récords mundiales con gas de hidrógeno a pesar de estos desafíos. Para la mayoría de los buceadores, la logística es prácticamente imposible.

Eso solo nos deja con helio. Si existen otros gases respirables, serían demasiado densos para respirar a grandes profundidades. Por lo general, se mezcla con algo de nitrógeno, tanto por el costo como por evitar temblores que pasaron los 120 m. Se puede mezclar con hidrógeno también. Tiene un efecto narcótico muy bajo, y se mueve dentro y fuera de los tejidos rápidamente lo que significa que no requiere mucha descompresión adicional. Es caro pero no astronómico.

Espero que esto lo explique de una manera bastante no técnica. Si quieres aprender la teoría detrás de esto sin (o antes) convertirte en un buceador técnico, recomiendo encarecidamente el libro de Mark Powell “Deco for Divers”.

Google probablemente pueda responder esto mejor que yo, pero responderé lo mejor que pueda

Solo soy un humilde instructor PADI, por lo que tengo un conocimiento limitado.

Respiran oxígeno para permanecer con vida; el cuerpo lo necesita como requisito fundamental

Ellos respiran helio para diluir el oxígeno: demasiado oxígeno es tóxico, así que necesitan diluirlo. El aire que respiramos es solo 21% de oxígeno, el resto es nitrógeno (79%) así que tu siguiente pregunta sería “¿por qué no solo nitrógeno?” – en tu curso de buceo PADI aprenderás que respirar nitrógeno comprimido puede emborracharte ( “Narcosis de nitrógeno” se llama) – Supongo que el helio no tiene el mismo efecto.

Entonces, en resumen:

“¿Por qué los buceadores de aguas profundas respiran una mezcla de helio y oxígeno?”

• Oxígeno para mantenerse vivo
• Helio para diluir el oxigeno
• Helio en lugar de nitrógeno debido a la narcosis de nitrógeno que afectará su capacidad de trabajo (estará borracho)

Espero que sea útil?

Es sencillo. Su cuerpo evolucionó para usar una cierta presión de oxígeno, a un nivel del mar de 0.21bar, el resto del aire que respira es nitrógeno y otros gases traza.

A medida que profundizas, la presión del aire aumenta debido al agua que tienes arriba, por lo tanto, a 10 m de profundidad, respiras aire al doble de la presión atmosférica.

.41 bar de oxígeno, 1.58bar principalmente-nitrógeno. 2 barras en total

Ahora, si aumenta la presión de oxígeno lo suficiente, eventualmente se vuelve tóxico para su sistema nervioso central. Esto sucede a alrededor de 1.6bar, o 67 metros de profundidad si respira aire.

Por lo tanto, para bucear a más de 67 metros con seguridad, los buzos de aguas profundas necesitan reducir la presión parcial del oxígeno, diluyéndolo con algo inerte. No podemos agregar más nitrógeno, ya que causa la enfermedad de descompresión, por lo que usamos helio porque es inerte.

Por lo tanto, mezclamos un tanque de aire + helio, o de oxígeno + helio en porciones que contienen suficiente oxígeno para mantenernos vivos, pero no tanto en la profundidad a la que vamos, que es tóxico. Normalmente hay menos oxígeno en un tanque de “mezcla” de buceo a base de helio, tanto que en realidad esas mezclas de inmersión en aguas profundas no se pueden respirar en la superficie (solo a profundidad) – no hay suficiente oxígeno en ellas para mantenerte vivo!

El aire atmosférico se compone de nitrógeno (79%) y oxígeno (21%). La profundidad máxima típica recomendada para el buceo de aire es de aproximadamente 130-140 pies de profundidad. Bucear más profundo con un tanque de aire atmosférico significa que el buceador corre el riesgo de narcosis de nitrógeno. Aquí es donde el buzo entra en un estado narcótico con síntomas similares a estar borracho. Esto puede conducir a malas decisiones, como ir aún más profundo o quitarse la máscara o cualquier otra cosa que de lo contrario podría conducir a una situación peligrosa. Cuando un buzo usa una mezcla de gas que involucra helio y oxígeno (conocido como “Heliox”), están eliminando los peligros de la narcosis de nitrógeno de la ecuación. El helio tiene efectos narcóticos insignificantes. Las mezclas de Heliox se suelen ver con buceadores que planean ir a profundidades muy profundas. También hay otras mezclas como Trimix (Oxígeno, Nitrógeno, Helio). Cada mezcla exótica tiene sus propias ventajas y desventajas, y se elige en función de la inmersión particular planificada.

El helio es superior al nitrógeno porque:

1. Tiene solo 1/5 del efecto narcótico
2. Su solubilidad en los tejidos es 1/2 que la de nitrógeno y se libera varias veces más rápido que el nitrógeno durante la descompresión
3. Su baja densidad, 1/7 que en nitrógeno, hace que la mezcla bajo presión sea mucho más fácil de respirar al reducir la resistencia de las vías respiratorias
4. Como han señalado otros, el porcentaje de oxígeno en una mezcla de gases tiene que ser bajo para tener en cuenta su presión parcial real en la profundidad.

En pocas palabras, el oxígeno puede volverse tóxico cuando se respira a alta presión en profundidad … .. El helio es un gas inerte (sin efecto en el cuerpo), que se usa para diluir el contenido de oxígeno.