¿Por qué nos cuesta respirar a gran altura?

NOSOTROS NOSOTROS NOS NECESITAMOS AIRE PARA VIVIR, así que lo hacemos mejor alrededor del nivel del mar. Los aviones están en su mejor momento en lo alto, donde el aire es fino y liso. Y ahí está el problema: inventamos una máquina que prospera donde nosotros no lo hacemos. Esto se hizo evidente tan pronto como la potencia del motor aumentó a un punto en el cual los aviadores podían alcanzar altitudes donde perdieron el conocimiento.

Los efectos de menos oxígeno en altitudes elevadas se denominan médicamente “hipoxia”; los montañeros deben someterse a una cierta aclimatación si quieren contrarrestar los efectos nocivos de la hipoxia durante su ascenso.

La hipoxia es un asesino silencioso. Lea la trágica historia de lo que sucedió con Boeing 737-300 Helios-Air Flight 522:

Accidente de horror ‘vuelo fantasma’ culpa a los pilotos

En 1937, el Cuerpo Aéreo del Ejército de EE. UU. Inició vuelos de investigación en un Lockheed Electra modificado; el XC-35 fue el primer avión construido con una cabina presurizada. El fuselaje se diseñó con una sección transversal circular para eliminar los puntos de tensión cuando el fuselaje se expandía bajo presión. Las aberturas fueron selladas para evitar que el aire se escape. Las ventanas se redujeron en tamaño y se fortalecieron, y la cabina interior se convirtió en una cápsula de presión, como una gran lata de aluminio, que contenía a cinco personas. En 1937, el XC-35 ganó el Air Corps the Collier Trophy para el desarrollo más significativo del año.

Dos años más tarde, Boeing envió un diseño al Cuerpo Aéreo para un bombardero de largo alcance, el B-29 Superfortress, que habría presurizado compartimentos para la tripulación. Y en 1940, el 307 Stratoliner de Boeing comenzó a volar pasajeros en confort presurizado a 20,000 pies. Hoy todos los aviones están presurizados, y aunque los detalles varían entre ellos, los elementos básicos de los sistemas de presurización de cabina son casi universales.

El aire está presurizado por los motores. (En el Boeing 787, el aire está presurizado por compresores de accionamiento eléctrico). Los motores Turbofan comprimen el aire de admisión con una serie de rotores con paletas justo detrás del ventilador. En cada etapa de compresión, el aire se calienta más, y en el punto donde el calor y la presión son más altos, se desvía algo de aire. Parte del aire caliente a alta presión, llamado aire de purga, se envía a las alas de deshielo y otras superficies, otras a los sistemas operados por la presión del aire, y algunas comienzan su viaje a la cabina.

En el suelo, el avión no está presurizado y la válvula de salida está abierta de par en par. Durante la verificación previa, el piloto establece la altitud de crucero en un controlador de presión de la cabina. Tan pronto como el peso está fuera de las ruedas principales en el despegue, la válvula de salida comienza a cerrarse y la cabina comienza a presurizar.

El avión puede estar trepando a miles de pies por minuto, pero dentro de la cabina, la tasa de “ascenso” es aproximadamente lo que puede experimentar al subir una colina.

Puede tomar un avión promedio de aproximadamente 20 minutos para alcanzar una altitud de crucero de, digamos, 35,000 pies, en cuyo punto el sistema de presurización podría mantener la cabina a la presión que experimentaría a 7.000 pies: aproximadamente 11 libras por pulgada cuadrada.

Sus oídos pueden explotar, pero el efecto es leve porque la tasa de ascenso es de solo 350 pies por minuto. Cuando el avión desciende, el piloto establece el controlador del sistema a la altura del aeropuerto de destino y el proceso funciona a la inversa.

Las Regulaciones de Aviación Federales dicen que sin presurización, los pilotos comienzan a necesitar oxígeno cuando vuelan a más de 12,500 pies por más de 30 minutos, y los pasajeros tienen que usarlo continuamente por encima de 15,000.

En aviones que operan a altitudes muy por encima de eso, las regulaciones requieren que todos a bordo reciban 10 minutos de oxígeno en caso de que no se pueda mantener la presión de la cabina, lo que nos lleva al escenario dramático conocido como descompresión explosiva.

Porque el aire es más delgado en altitudes más altas. Necesitamos oxígeno para sobrevivir, y esto es normalmente alrededor del 20% del aire que respiramos. A medida que aumenta, el porcentaje se mantiene igual, pero la cantidad de oxígeno que respira en cada respiración disminuye cuanto más alto se encuentre.

Por ejemplo, a 10,000 pies, es alrededor del 14% de los valores de nivel de observación en lugar del 20%. Cualquier avión que vuele por encima de este debe estar presurizado para asegurarse de que el piloto y los pasajeros aún puedan funcionar normalmente. A 20,000 pies, el oxígeno ahora está por debajo de la mitad del valor en el nivel del mar, y en la cima del Monte Everest es alrededor de 1/3 del valor. Esta es la parte superior de MT everest y esto se considera el límite de la capacidad humana para sobrevivir. Por supuesto, las máscaras de oxígeno se usan allí para garantizar que los escaladores puedan rendir.

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Debido a que la presión atmosférica disminuye con la altitud, hay menos moléculas por metro cúbico. Aunque el aire aún contiene 21% de oxígeno (O2), la presión parcial de O2 se reduce de 150-160 mmHg cerca del nivel del mar a aproximadamente 2/3 de ese valor a 10,000 pies y alrededor de la mitad a 18,000 pies.

La presión parcial reducida de oxígeno es la razón por la que es difícil respirar. Los pulmones no absorben suficiente oxígeno en la sangre, lo que resulta en niveles inferiores a los normales de oxigenación tisular en todo el cuerpo. Las personas que viven a gran altitud pueden aclimatarse lentamente, donde se producen más glóbulos rojos para transportar más oxígeno, junto con otros cambios metabólicos que optimizan el proceso. De lo contrario, podría ser necesario el 02 complementario de los tanques.

¡Guauu! ¡Tantas respuestas incorrectas! NO nos resulta difícil respirar a gran altura.

Los primeros experimentos con vuelos a gran altura fueron peligrosos porque a menudo NO se advierte que el piloto está perdiendo el conocimiento. Los pilotos modernos usan sensores de oxígeno en sangre (oxímetros de pulso) y regulaciones estrictas (debe usar oxígeno suplementario si vuela más de 30 minutos a altitudes de presión de la cabina de 12.500 pies o más. Las altitudes de cabina superiores a 14.000 pies deben usar oxígeno en todo momento. Y a más de 15,000 pies por cada ocupante de la aeronave se le debe proporcionar oxígeno suplementario. Todo esto se detalla en las Regulaciones Federales de Aviación Parte 91.211.)

Hace casi un siglo se descubrió que era el EXCESO de CO2 que los humanos sentían que les decía que tenían problemas respiratorios, no la escasez de O2. Sin O2 aún te sentirás gordo y feliz mientras tu avión se zambulle en el suelo.

Oye, he estado allí, hecho eso. Compré la camiseta.

Cuanto más alto va, menos atmósfera hay disponible. A solo 18,000 pies estás en el 50% de la atmósfera. La USAF tiene una línea trazada a 48,000 pies que se llama Línea Armstrong. No se supone que debes excederlo sin un traje de presión activado. A medida que disminuye la atmósfera también lo hace la cantidad de oxígeno disponible y más difícil es respirar. Los miembros de la tripulación en un avión presurizado deben tener oxígeno disponible (como una máscara de oxígeno colgando de un casco) de más de 30,000 pies y si usted es más alto, un miembro de la tripulación tiene que estar en oxígeno con la máscara adjunta. El tiempo de la conciencia útil para respirar oxígeno atmosférico a 30,000 pies es de unos 30 segundos antes de quedar inconsciente. Los pilotos deben realizar viajes anuales en cambios de presión y someterse a un entrenamiento para reconocer sus síntomas personales de falta de oxígeno. El viaje incluye una descompresión rápida para que entiendas lo que suena, siente y huele. Esto último es interesante porque cuando quitas la presión de la atmósfera del cuerpo humano, la presión interna de los gases sale de inmediato … y puede oler bastante mal.

No hay suficiente oxígeno; ver la presión parcial.