Ciencia del buceo subacuático

La ciencia del buceo abarca conceptos útiles para comprender el entorno subacuático y su influencia en el buceador . Incluye aspectos de física , fisiología y oceanografía . La práctica del trabajo científico durante el buceo se conoce como buceo científico . Estos temas se tratan en mayor o menor medida en los programas de formación de buceadores , partiendo del principio de que comprender estos conceptos puede permitir al buceador evitar problemas y afrontarlos con mayor eficacia cuando sean inevitables.

Un conocimiento básico de la física del entorno subacuático es fundamental para comprender los efectos fisiológicos a corto y largo plazo en el buceador, así como los peligros asociados al entorno de buceo y sus consecuencias, que son inherentes a esta actividad.

La física del buceo se refiere a los aspectos de la física que afectan directamente al buceador y explican los efectos a los que están sujetos los buceadores y su equipo bajo el agua, que difieren de la experiencia humana normal fuera del agua.

Estos efectos son principalmente consecuencia de la inmersión en agua: la flotabilidad , la presión hidrostática de la profundidad, los efectos de la presión sobre los gases respiratorios y los espacios de gas en el buceador y el equipo, los efectos inerciales y viscosos sobre el movimiento del buceador y los efectos de transferencia de calor. Otros efectos son las influencias físicas del entorno subacuático sobre la percepción sensorial humana . Comprender la física es útil al considerar los efectos fisiológicos del buceo, los peligros y riesgos asociados , el funcionamiento de los equipos de respiración subacuática , el control de la flotabilidad y la elevación por flotabilidad .

Otros conocimientos básicos de física para el buceo incluyen las propiedades de los gases y las mezclas de gases respiratorios bajo variaciones de presión absoluta y temperatura , y la solubilidad de los gases en los fluidos .

La fisiología humana del buceo subacuático se refiere a las influencias fisiológicas del entorno subacuático en los buceadores y las adaptaciones para operar bajo el agua, tanto durante las inmersiones en apnea como al respirar a presión ambiente con un suministro adecuado de gas respiratorio. Por lo tanto, incluye tanto la fisiología del buceo en apnea en humanos como la gama de efectos fisiológicos generalmente limitados a los buceadores que respiran a presión ambiente, ya sea en apnea o con equipo de respiración subacuática . Varios factores afectan al buceador, incluyendo la inmersión, la exposición al agua, las limitaciones de la resistencia a la apnea, las variaciones en la presión ambiente, los efectos de los gases respiratorios a presión ambiente elevada, los efectos causados ​​por el uso del equipo de respiración y el deterioro sensorial. Todos estos factores pueden afectar el rendimiento y la seguridad del buceador. ^{[ 1 ]}

La inmersión afecta el equilibrio de líquidos , la circulación y el trabajo respiratorio . ^{[ 2 ] [ 3 ]} La exposición al agua fría puede provocar la respuesta dañina de choque por frío , ^{[ 4 ] [ 5 ]} el útil reflejo de buceo y la pérdida excesiva de calor corporal . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} La duración de la apnea está limitada por las reservas de oxígeno y el riesgo de desmayo hipóxico , que tiene un alto riesgo asociado de ahogamiento . ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

Los cambios bruscos o repentinos en la presión ambiental pueden causar lesiones conocidas como barotrauma . ^{[ 1 ] [ 13 ]} Respirar bajo presión implica varios efectos. Los gases metabólicamente inactivos son absorbidos por los tejidos y pueden tener efectos narcóticos u otros efectos indeseables, y deben liberarse lentamente para evitar la formación de burbujas durante la descompresión . ^{[ 14 ]} Los gases metabólicamente activos tienen un mayor efecto en proporción a su concentración, que es proporcional a su presión parcial, la cual, en el caso de los contaminantes, aumenta en proporción a la presión ambiental absoluta. ^{[ 1 ]}

El esfuerzo respiratorio aumenta debido a la mayor densidad del gas respiratorio, los artefactos del aparato respiratorio y las variaciones de la presión hidrostática debidas a la postura en el agua. Un esfuerzo respiratorio elevado y una gran combinación de espacio muerto fisiológico y mecánico pueden provocar hipercapnia , lo que puede desencadenar una respuesta de pánico .

El entorno subacuático también afecta la información sensorial, lo que puede repercutir en la seguridad y en la capacidad de funcionar eficazmente a profundidad. ^{[ 2 ]}

Otros efectos fisiológicos se hacen evidentes a mayores profundidades y cuando se utilizan mezclas de gases respiratorios alternativas para mitigar algunos de estos efectos. La narcosis por nitrógeno se produce bajo altas presiones parciales de nitrógeno, y se sustituye por helio para evitar o reducir este efecto. El síndrome nervioso por alta presión afecta a los buceadores que respiran mezclas de helio durante la compresión rápida a altas presiones. La artralgia por compresión también puede afectar a los buceadores durante la compresión rápida a altas presiones. Los tiempos de descompresión prolongados pueden reducirse aumentando el contenido de oxígeno del gas respiratorio, pero esto puede exponer al buceador a los efectos de la toxicidad del oxígeno , y el cambio de gases diluidos de helio a nitrógeno durante la descompresión puede causar problemas de contradifusión isobárica . La toxicidad de los contaminantes del gas respiratorio es proporcional a la presión parcial, y un gas que puede no tener efecto en la superficie puede ser peligrosamente tóxico a mayor presión ambiental.

La hipoxia durante el ascenso puede afectar a los apneístas y a los buceadores con rebreather , y en ocasiones también a los buceadores con equipo autónomo y con suministro de aire desde la superficie, y puede ser mortal, ya que el buceador puede perder el conocimiento sin previo aviso y, en consecuencia, ahogarse o asfixiarse.

La oceanografía y la limnología describen el océano y el medio acuático . Estas disciplinas están directamente influenciadas por aspectos de la geología , el tiempo y el clima . El medio subacuático está habitado por organismos de gran diversidad, algunos de los cuales pueden ser peligrosos para el buceador o afectar la inmersión de alguna manera.

Un conocimiento suficiente y una comprensión básica del entorno previsto para una inmersión planificada permiten al buceador predecir las condiciones que razonablemente puede esperar durante la inmersión, y permiten una estimación razonable de los peligros y el riesgo asociado , lo que permite una planificación eficaz de la inmersión . Existen diversos peligros ambientales que deben considerarse durante la planificación de la inmersión. ^{[ 1 ]}

Otro aspecto importante para la comprensión del medio ambiente por parte de los buceadores es el impacto de la actividad submarina en el entorno. El impacto ambiental del buceo recreativo en los populares arrecifes de coral tropicales ha sido ampliamente estudiado, y se conocen efectos adversos debido a la falta de habilidades de buceo y de conciencia ambiental, que pueden abordarse mediante capacitación y educación. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Si bien las operaciones de buceo comercial también pueden tener un impacto ambiental significativo, son menos frecuentes, y cuando se prevé que el impacto ambiental sea un problema, debe considerarse en el estudio de impacto ambiental para el contrato o proyecto específico. De manera similar, el impacto ambiental del buceo científico debe estimarse durante la planificación y estar sujeto a la aprobación del comité de ética correspondiente.

Es útil tener un conocimiento básico de la relevancia práctica de algunos factores ambientales que influyen en las operaciones de buceo, tales como:

• Proliferación de algas : propagación de algas planctónicas en el agua. 
• Corriente (arroyo) – Flujo de agua en un curso de agua natural debido a la gravedad 
  • Deriva litoral : sedimentos transportados por la corriente litoral. 
  • Corriente oceánica : flujo masivo direccional de agua oceánica 
  • Corriente de resaca : corriente de agua que se aleja de la orilla. 
  • Corriente de marea rápida : flujo de marea de rápido movimiento 
  • Resaca (olas de agua) – Flujo de retorno por debajo de las olas de agua cercanas a la costa 
  • Surgencia : fenómeno oceanográfico del movimiento del agua del océano impulsado por el viento. 
    • Transporte de Ekman : transporte neto de agua superficial perpendicular a la dirección del viento. 
• Haloclina : Estratificación de una masa de agua debido a diferencias de salinidad. 
• Arrecife : Cresta sumergida de roca, coral u otro material. 
  • Arrecife de coral : afloramiento rocoso en el mar formado por el crecimiento y depósito de esqueletos de coral pétreo. 
• Estratificación (agua) – Formación de capas en una masa de agua debido a variaciones de densidad. 
• Termoclina : Capa diferenciada de variación de temperatura en una masa de agua. 
• Marea : Cambio en el nivel del mar debido a la gravedad. 
• Turbidez – Enturbiamiento de un fluido 
• Ola de viento : olas superficiales generadas por el viento en aguas abiertas. 
  • Ola rompiente , también conocida como surf – Ola inestable 
  • Oleaje (acción de las olas) – El componente del movimiento de las olas cercano y paralelo al fondo. 
  • Oleaje (océano) – Serie de olas generadas por sistemas meteorológicos distantes Páginas que muestran descripciones breves de destinos de redirección 
  • Oscilación superficial : Efecto por el cual las olas superficiales que entran en aguas menos profundas cambian de altura.