20 Mar HISTORIA DEL BUCEO
Los pioneros de la teoría del buceo
Desde que el ser humano decidió conquistar las profundidades del océano, muchas han sido las mentes más preclaras de la época que intentaron aportar su conocimiento para colaborar en superar los retos que esto suponía para los buceadores.
A pesar de más de 350 años de estudio, muchas de estas teorías pioneras sobre la descompresión siguen vigentes y gracias a ellas podemos entender mejor cómo funcionan los fluidos y su efecto en nuestro organismo.
Desde sus comienzos en la Inglaterra del siglo XVII, muchos han sido los científicos que se preocuparon por este tema, y a ellos debemos los grandes avances tecnológicos que se han dado en las últimas décadas.
Robert Boyle
Nacido en irlanda en 1627, gestó la famosa Ley de Boyle, un instrumento esencial en la teoría del buceo desde el principiante al profesional. En 1667, mucho antes de los primeros intentos de buceo con scuba, Boyle descubrió la enfermedad de la descompresión cuando estudiaba el comportamiento de gases y presiones en los organismos animales en una pequeña cámara hiperbárica de su propia construcción.
Tras un experimento con una serpiente, observó cómo su comportamiento era muy agitado cuando el aire era extraído de la cámara donde se encontraba. En sus notas experimentales podemos leer: “Observé la víbora torturada furiosamente con nuestro agotado receptor, que manifiestamente se movía de un lado a otro en el humor acuoso de uno de sus ojos”. Esta fue la primera observación registrada de la formación de burbujas que conduce a la enfermedad de descompresión, aunque aún faltaría un tiempo para que conociéramos los motivos de la formación de estas burbujas.
Redescubrimiento
La enfermedad de la descompresión se redescubrió a principios del siglo XIX, aunque en ese momento aún no había una comprensión clara de la causa de la enfermedad. Los trabajadores involucrados en la minería, construcción de túneles o trabajos de construcción en recipientes subacuáticos presurizados, así como los primeros buzos de ‘hard hat o escafandra dura comenzaron a notar una variedad de síntomas al salir del túnel o la cámara de construcción o al ascender después de una inmersión de ‘hard hat’.
En 1844 al Real Ingeniero Coronel Pasley (más tarde el Alcalde y General Sir William Pasley) se le asignó la tarea de limpiar el naufragio del HTMS Royal George que había hundido en Solent desde 1787 y estaba siendo un peligro para los buques de navegación al entrar en puerto en Portsmouth. Pasley decidió aprovechar la oportunidad para probar y evaluar el equipo de ‘hard hat’.
Durante este mismo tiempo las campanas de buceo fueron aumentando de tamaño. La revolución industrial produjo pupilas de aire de alta capacidad capaces de sufrir suficiente presión para evitar que el agua entrara en estas campanas. Las campanas de buceo se convirtieron en cámaras submarinas secas que permitían a varios hombres trabajar en un ambiente seco a profundidad.
En 1830 Lord Cochrane patentó el uso de aire comprimido para proporcionar un ambiente de trabajo lleno de aire bajo el agua o en minas o túneles que estaban por debajo del nivel de mar.
Esta innovación simplificó en gran medida la tarea de construir puentes y túneles. Estas áreas de trabajo secas y presurizadas se conocían como plenum neumático o ‘Caissons’, que en francés significa caja grande. Este diseño fue un gran avance en la ingeniería, ya que permitía a los trabajadores un fácil acceso desde la superficie y la presión interior mantenía el área de trabajo seca. Se utilizó un bloqueo de aire para pasar los materiales de dentro a fuera o para cambiar los turnos de trabajo. El uso del Caisson creció rápidamente cuando se emprendieron obras de ingeniería más grandes y más ambiciosas. Los hombres que trabajaban en estas grandes cajas eran conocidos como trabajadores de Caisson o simplemente Caisson.
Enfermedad de Caisson:
A medida que el uso del Caisson crecía, un gran número de trabajadores comenzaron a quejarse de síntomas similares a los encontrados por los buzos de ‘hard hut’ sombrero duro. El trabajador de Caisson informó de una serie de síntomas, incluyendo mareos, dificultad para respirar, dolor agudo en las uniones de las articulaciones, en extremidades y abdomen. Después de un período los síntomas se reducirían, pero el trabajador a veces se quedaba con síntomas que se negaban a desaparecer por completo. También se observó que aquellos que sufrieron la misteriosa enfermedad se sintieron mejor cuando regresaron al ambiente presionado de Caisson. A medida que los proyectos se hicieron más grandes y las presiones laborales aumentaron, los ataques de la misteriosa enfermedad aumentaron, no sólo en número de víctimas, también en severidad, tanto que las fatalidades comenzaron a ocurrir frecuentemente.
El término «enfermedad del cajon» o enfermedad de Caisson se utilizó por primera vez en 1841 por un ingeniero francés minero llamado Triger que se dio cuenta de que los mineros de carbón que trabajan bajo presión atmosférica aumentada sufrieron de calambres musculares y dolores después de regresar a la superficie.
Incluso el Diccionario de Webster’s 1913 incluía una definición de la Enfermedad de Caisson que muestra una explicación clara de los síntomas pero no una comprensión clara de la causa.
La enfermedad de Caisson siguió afectando a los trabajadores a lo largo del siglo XIX. Durante la construcción del puente de Brooklyn entre 1870 y 1883 tres personas murieron y el 15% de los que sufrieron síntomas se quedaron con algún nivel de parálisis permanente. Por desgracia, debido a conflictos de personalidad entre James Eads y Washington Roebling, que se hizo cargo como ingeniero jefe en el puente de Brooklyn, Eads nunca tuvo el re conocimiento que se había ganado durante la construcción del Puente de San Luis. Washington Roebling fue derribado con la enfermedad de Caisson en 1872 y permaneció dolorosamente paralizado por el resto de su vida.
Fue durante la construcción del puente de Brooklyn que el término bends (doblarse) fue introducido por primera vez, ya que los trabajadores acostumbraban a contorsionarse debido a los calambres y los dolores.
Paul Bert
Paul Bert nació en Auxerre en 1833, siempre quiso convertirse en ingeniero, pero cambió de opinión, estudió Derecho, y finalmente se dedicó a la fisiología. Después de graduarse como doctor en medicina en 1863 y ciencia en 1866, fue nombrado profesor de fisiología sucesivamente en Burdeos y la Sorbona. Después de la revolución de 1870 comenzó a participar en política y cuatro años más tarde fue elegido para la Asamblea, donde se sentó en la extrema izquierda. Fue elegido para la cámara de diputados y sirvió como ministro de educación y culto. A principios de 1886 fue enviado a Indochina y nombrado residente general en Annan y Tokin. Cinco meses después, en noviembre de 1886, Bert murió repentinamente de disentería en Hanoi. Tenía 53 años.
Bert es mundialmente conocido como un hombre de ciencia más que como un político o administrador. También se le recuerda por su trabajo en “La Presión Barométrica” (1878), que sentó las bases del conocimiento de los efectos fisiológicos de la presión atmosférica, tanto por encima como por debajo de la presión ambiente.
Bert se interesó por los problemas que causaban la baja presión de aire para los escaladores de montaña y los globos aerostáticos. Esto lo llevó a estudiar los problemas que los buzos tenían con el aumento de la presión. Revisó los informes del momento de investigación en esta área, sintiéndose especialmente impresionado por las experiencias que el Dr. Alphonse Gal tuvo al bucear en Grecia. El Dr. Gal fue el primer Doctor en practicar el buceo para estudiar las reacciones del organismo bajo el auga. Bert estudió las experiencias de buceo de Gal y los informes sobre los buzos que fueron heridos o muertos
La investigación y los experimentos de Bert le llevaron a la conclusión de que la presión no afecta tanto físicamente, si no químicamente, cambiando las proporciones de oxígeno en la sangre. Su ausencia crea la privación del oxígeno y su exceso produce el envenenamiento por oxígeno. Mostró que el oxígeno puro a alta presión puede ser mortal, y sus investigaciones fueron tan relevantes que hasta el día de hoy la toxicidad del oxígeno se conoce como Efecto Paul Bert.
Su descubrimiento más importante es el efecto del nitrógeno bajo alta presión, que por primera vez explicó la descompresión. Al investigar las causas de la enfermedad de descompresión Bert expuso a 24 perros a una presión entre nueve bares y tres cuartos de atmósferas (equivalente a una profundidad de 87,5 metros o 290 pies) y descomprimió rápidamente de uno a cuatro minutos. El resultado fue que 21 perros murieron, mientras que solo uno no mostró síntomas.
Tras esto, experimentó con los tratamientos en la enfermedad una vez que los síntomas habían aparecido. Sus experimentos mostraron que los síntomas podrían aliviarse volviendo a estar bajo la presión del aire comprimido del Caisson y luego descomprimiendo al paciente lentamente, dando inicio a la terapia de recompresión.
John S. Haldane
John Scott Haldane nació en Edimburgo en una familia notable, siendo secretario de Guerra de 1905 a 1912, Lord Canciller y fundador del Ejército Territorial.
John S. Haldane es considerado el padre de la teoría de la descompresión moderna, él fue el primero en acercarse a la predicción de la descompresión y sus métodos son la base de la mayoría de las teorías modernas de la descompresión.
En la Universidad de Oxford dio clases sobre medicina y realizó investigaciones médicas. En 1906, en colaboración con J.G. Priestley, descubrió que el reflejo respiratorio es desencadenado por un exceso de dióxido de carbono en la sangre en lugar de una falta de oxígeno.
Haldane se convirtió en una autoridad sobre los efectos de las enfermedades pulmonares en los trabajadores industriales, fue Director del Laboratorio de Investigación Minera en Doncaster, siendo conocido por los mineros en Yorkshire como El Doctor.
Haldane es más recordado por su trabajo en la descompresión, especialmente entre los buceadores. En 1905 fue elegido por el Comité de Buceo Profundo de la Royal Navy para llevar a cabo investigaciones sobre varios aspectos de sus operaciones de buceo. Su investigación más importante fue buscar formas de evitar los ‘bends’ o enfermedad de caisson.
Observó que los síntomas de los trabajadores aumentaban a medida que aumentaba la profundidad a la que trabajaban, hasta llegar a la parálisis total o la muerte. Después de investigar sugirió que los gases, respirados bajo presión, se estaban difundiendo en los tejidos del cuerpo y cuando estos gases salían, formaban burbujas, dando lugar a lo que ahora llamamos la enfermedad de descompresión (DCI)
A los buzos por entonces se les aconsejaba que minimizaran este riesgo ascendiendo lentamente al principio, y luego aumentando más rápidamente a medida que se acercaban a la superficie. Gracias al trabajo de Haldane sabemos ahora que esta era una práctica totalmente equivocada y muy peligrosa.
Haldane comenzó a experimentar con cabras porque son de un tamaño similar de humanos, descubriendo que el cuerpo podía tolerar una cierta cantidad de exceso de gas sin efectos nocivos aparentes. Los trabajadores del cajón presurizados a 2 atmósferas (10m) no experimentaron ningún problema en absoluto, no importa cuánto tiempo trabajaron. De manera similar, las cabras saturadas a 6 atmósferas (50 m) no desarrollaron DCS si se descomprimieron a la mitad de la presión ambiente.
Haldane sugirió que consideremos al cuerpo como un grupo de tejidos que absorbe y libera gases a diferentes velocidades, con el fin de explicar estas observaciones. Propuso cuatro principios básicos:
- La absorción y eliminación de gas en un tejido ocurre exponencialmente
- Diferentes tejidos absorben y liberan gas a diferentes velocidades
- La descompresión se logra disminuyendo la presión ambiente
- La tensión de un gas en un tejido no debe exceder aproximadamente el doble de presión ambiental
A continuación, pasó a sugerir un modelo matemático para describir cómo cada uno de los tejidos absorbe y libera gases y poner límite a la cantidad de nitrógeno que los tejidos pueden tolerar.
Haldane introdujo al concepto de tiempos medios ‘half times’ en el modelo de absorción y liberación de nitrógeno en la sangre. Este concepto es uno de los que más cuesta comprender a los estudiantes del curso de Instructor de Buceo, pero es bastante simple, el tiempo medio es el tiempo necesario para que un tejido corporal en particular se sature a medias con un gas. Sugirió 5 compartimentos de tejidos con tiempos medios de 5, 10, 20, 40 y 75 minutos.
Haldane también desarrolló tablas de buceo basadas en su investigación que incluyen velocidades de ascenso más lentas a medida que los buzos se acercan a la superficie. Las tablas de buceo de Haldane fueron publicadas en 1908 en el Journal of Hygiene.
Después del informe del Comité de Buceo Profundo del Almirantazgo se decidió a publicar la conclusión del Comité en forma de libro azul a disposición del público. Las conclusiones fueron universalmente aceptadas en todo el mundo y se convirtió en la base de todas las operaciones de buceo, tanto en el Reino Unido como en el extranjero.
Haldane fue enviado en 1915 para investigar el gas venenoso usado por los alemanes en Francia. Durante su investigación sobre estos gases terminó respirando muestras de estos gases mientras probaba nuevos diseños de máscara de gas. El resultado de este trabajo el desarrollo de la primera máscara de gas, salvando millones de vidas.
Haldane murió de neumonía en 1936 tenía 75 años de edad. Sus pulmones nunca se habían recuperado de su experimento durante la Primera Guerra Mundial.
La Marina Americana
Antes de 1912, el buceador de la US Navy rara vez había buceado por debajo de los 18 metros. Fue en ese año cuando el artillero jefe George D. Stillson propuso a la marina de guerra de los EEUU que estudiara el trabajo de Haldane para permitir que los buceadores se pudieran sumergir con seguridad por debajo de ese límite, fijando un programa para probar las tablas de buceo de Haldane y los métodos de descompresión, para así desarrollar mejoras en los equipos y procedimientos de buceo de la Marina.
La primera prueba se hizo en tanques de tierra y luego en aguas abiertas en Long Island, a bordo del USS Walke, donde los buceadores comenzaron a alcanzar mayores profundidades hasta llegar a los 83 metros.
Stillson también probó los efectos usando oxígeno puro durante la descompresión, publicando sus propias tablas de buceo en 1915, conocidas como tablas C&R, siglas del departamento de la Oficina de Construcción y Reparación.
A principios de 1917, las habilidades de Stillson se pusieron a prueba cuando un submarino de los EEUU se hundió cerca de Honolulu, Hawaii. 22 hombres perdieron la vida en el primer accidente de un submarino hundido.
Los buceadores de la marina estadounidense recataron el submarino y recuperaron los cuerpos de la tripulación. Este esfuerzo extremo mejoró muchas nuevas habilidades y técnicas, pero lo más notable fue que un buceador de la Marina de los Estados Unidos completó una inmersión a la profundidad extrema de 92m / 304fsw, utilizando el aire como gas respiratorio. Estas inmersiones siguen siendo el récord de uso de aire común para buceo.
Debido a la profundidad y la descompresión necesaria, cada buzo podría permanecer en el fondo durante sólo diez minutos. Incluso durante ese corto período de tiempo, los hombres encontraron difícil centrarse en el trabajo a mano. Por supuesto, fueron afectados por la narcosis de nitrógeno.
En 1935, después de diferentes estudios, una investigación concluyó que una proporción de superficie 2: 1 era demasiado conservadora para tejidos más rápidos, de modo que en lugar de una sola relación de superficie para todos los compartimentos de tejidos, cada compartimento debería tener su propia proporción de superficie individual.
Se descubrió que los compartimentos de 5 y 10 minutos podían tolerar una relación de presurización tal que pudieran ser ignorados por lo que redujo a fin de hacer unas tablas más conservadoras, las nuevas tablas se publicaron con sólo los compartimentos 20, 40 y 75. Después de 20 años de experimentos y pruebas de la Marina de los EE.UU. llegaron a la conclusión de restaurar el compartimiento de 5 y 10 minutos y también se agregó un compartimiento mucho más lento de 120 minutos.
Robert Workman
Workman revisó el modelo de Haldane para tener en cuenta el hecho de que cada uno de los diferentes compartimentos puede tolerar una cantidad diferente de presurización y que este nivel cambia con la profundidad. Introdujo el término de M-Value para describir la cantidad de presurización que cada compartimento podría tolerar a cualquier profundidad. Workman también añadió otros tres compartimentos de tejido lento 160, 200 y 240.
También hizo la observación de que una proyección lineal de M-Valores es útil para la programación de computadoras .
Albert Buhlmann
Buhlmann comenzó sus estudios en la descompresión en 1959 en el Hospital Universitario de Zurich en el Laboratorio de Fisiología Hiperbárica, en su investigación durante más de treinta años hizo una serie de importantes contribuciones a la ciencia de buceo.
Durante la mayor parte de su investigación, se centró en el buceo profesional profundo. En 1959 supervisó inmersiones experimentales a una profundidad de 120 m en el lago de Zurich utilizando mezclas de gas TRIMIX y cambios de mezcla durante la descompresión. En los próximos dos años demostró los resultados prácticos de su investigación con inmersiones simuladas a 300 metros. En los años siguientes Buhlmann trabajó con la US Navy, que financió una serie de inmersiones experimentales experimentales en un rango de 150 a 300 metros. Buhlmann también trabajó con Shell Oil, quienes estaban interesados en las implicaciones prácticas de su investigación, ya que podrían aplicarse a inmersiones comerciales involucradas con hidrocarburos submarinos.
Gran parte de su investigación tenía por objeto determinar los compartimentos de medio tiempo más largos de nitrógeno y helio. Como resultado de su trabajo se extendió el número de comparaciones intermedias a 16.
Aún queda mucho por aprender
Durante más de tres siglos, la ciencia ha intentado exprimir los límites a los cuales el cuerpo humano puede someterse durante inmersiones cada vez más profundas y más largas.
Gracias a los avances tecnológicos, se siguen rompiendo records continuamente, pero lo más importante es que gracias a esta investigación el buceo es una actividad cada vez más segura, más ecológica y más divertida.
