CENTRO DE MEDICINA REGENERATIVA VITHAS XANIT

CMRX

JESUS BARRIONUEVO RODRIGUEZ   LST  Cert. # 51372

ESTATUS DEL GAS CARBONICO FRENTE A LOS REBREATHERS

Bucear con rebreather conlleva unas premisas técnicas bien conocidas por sus usuarios; controlar las PpO₂ y las PpCO₂ ; este ultimo condicionado por toda una amalgama de variables de termodinámica, física de fluidos, y hasta biofísica. El objetivo es mantener la Pp CO₂  en un valor normofuncional que fluctúa de 35 a 45 mmHg.

• Si la PpCO₂ es menor de 35 mmHg, el paciente está hiperventilando, y si el pH (potencial de hidrógeno) es mayor de 7,45, corresponde a una alcalosis respiratoria.

• Si la PpCO₂ es mayor de 45 mmHg, el paciente está hipoventilando, y si el pH es menor que 7,35, es una acidosis respiratoria.

En ningún caso la capacidad de neutralización de la cal sodada sobre el CO2 puede agotarse de forma completa mientras buceas con un rebreather, ya que antes de llegar a esa situación ya se hubiese dado el ahogamiento del buceador debido a la hipercapnia.

Tenemos que asumir que la utilización de un elemento que retiene el CO2 en el circuito (la cal sodada) es siempre parcial. Si denominamos gas efluente o distributario, al gas del circuito que acaba de atravesar el filtro de cal sodada, resulta que un filtro está agotado, cuando la concentración (expresada en presión parcial) de CO2 en el gas efluente es de 0.03 bar. Este dato es lo mismo que decir 30 mbar de presión parcial ó un 3% si lo expresamos en porcentaje volumétrico.

El organismo humano tiene un amplio margen de tolerancia al CO2 no obstante, ya que incluso puede permanecer temporalmente en entornos donde el CO2 representa un 5 % del gas respirado (siempre que la cantidad de O2 no caiga a niveles hipóxicos), aunque eso sí, a esas concentraciones ya se le considera perjudicial, incluso respirado en ambiente aéreo.

MANIFESTACIONES CLINICAS

Los síntomas aparecen y se agravan en función de la PpCO₂ , evolucionando desde una taquipnea hasta el descenso del Ph por el mecanismo de la acidosis respiratoria, carbonarcosis, perdida de conciencia y parada cardiaca

0’02 ATA de PpCO2          Taquipnea

0’04 ATA de PpCO2         Aumento de cefaleas

0’07 ATA de PpCO2         Fuertes cefaleas terebrantes, congestion del rostro, estado de excitación y embriaguez                   

0’09 ATA de PpC02          Estado sincopal, consecuente de una intensa depresión de los centros respiratorios, pudiendo llegar

                                          a la apnea, asistolia y muerte.

La acumulación de CO₂ por falta de rendimiento de la cal sodada, el aumento del trabajo respiratorio y la disminución de la capacidad de respuesta al esfuerzo, conduce a un trabajo muscular en anaerobiosis con una deuda de oxigeno y mayor acumulación de CO_2.

Lo que hay que entender y tener bien claro es que estos incrementos de porcentaje de CO2 en el gas efluente, se producen de forma muy rápida cuando llegamos al momento en que la cal sodada empieza a agotarse, y por tanto su capacidad de retención.

Para entender por qué esto es así, tenemos que conocer que la curva de saturación de la cal sigue con una aceptable aproximación una función exponencial, también llamada por su forma curva en «J» .
Para que nos hagamos una idea más gráfica del asunto, vamos a representar en unas coordenadas cartesianas como evoluciona el % de CO2 del gas efluente o distributario durante el tiempo de buceo. Esto es, colocamos el % de CO2 en el eje de coordenadas vertical, frente al tiempo de uso del filtro de cal en el eje horizontal,de abscisas:

En este gráfico aparece una familia de curvas en distintos colores, todas ellas exponenciales, que representan el mismo fenómeno: como evoluciona la concentración de CO2 en el gas efluente (el que acaba de atravesar el filtro de cal) en función del tiempo de uso del rebreather. El hecho de que haya varias curvas obedece a que cada una de ellas representa una situación diferente, pues ya sabemos que en la evolución de la saturación del filtro de la cal sodada influyen varias variables. En realidad, lo que se está representando es el resultado de la «Propagación de errores o incertidumbre», (es el efecto de variables de incertidumbre (o errores) en la incertidumbre de una función matemática basada en ellos. Cuando las variables son los valores de mediciones experimentales tienen incertidumbre debido a la medición de limitaciones, que se propagan a la combinación de variables en la función ).

Lo que nos interesa de la gráfica, es ver la capacidad de rendimiento de la cal sodada (en su papel de retirar el CO2 del gas que lo atraviesa), la perdida de rendimiento no es uniformemente gradual, sino que se mantiene aceptablemente estable con buena eficiencia, tiempos concretos, llegado un momento, cada minuto que transcurre empieza la perdida de rendimiento de forma exponencial.
Pasando a un valor CRÍTICO el momento en que la capacidad filtrante de la cal sodada pierde su capacidad. Porque unos minutos de más o de menos pueden hacer variar considerablemente la cantidad de CO2 que inspiremos, como se observa en el gráfico .

Por ejemplo, utilizando datos concretos de un rebreather de inyección continua, en mediciones experimentales realizadas por el fabricante ( bajo unas determinadas condiciones: EN14143, a -40m, 4ºC, 40 l/min de caudal respiratorio, 1.6 l/min de generación de CO2, condiciones ciertamente extremas ) lo que se obtuvo fue que tras 2 h. 37′ la presión parcial de CO2 en el gas efluente fue de 5 mbar ( que haciendo la conversión a las unidades que estamos manejando en la gráfica de arriba son 0.5 % de CO2). Sin embargo, manteniendo las mismas condiciones, tras 2 h. 50′ la presión parcial de CO2 en el gas efluente había subido ya a 10 mbar, esto es traduciendo, a un 1% de CO2.

¿Existe alguna formula para calcular la duración de un filtro de cal en función de una serie de datos de partida?
La respuesta es que no, (o al menos NO desde el punto de vista práctico) y ello por varios motivos:

En primer lugar porque esta duración depende del diseño y de la geometría de cada scrubber, ¿ y por consiguiente, cómo introduces eso en la «fórmula» ?. Por otra parte la duración depende de muchas otras variables, ( profundidad, temperatura, caudal respiratorio, generación de CO2, tamaño del grano de cal, e incluso homogeneidad del mismo, composición química de la propia cal sodada ).
Como además, según hemos visto en la gráfica de arriba, un pequeño error del tiempo de «duración» estimado puede hacer variar dramáticamente la cantidad de CO2 que nos toque inspirar, pues resulta que el calculo de una determinada fórmula no es aplicable técnica ni matemáticamente aplicable.

¿Cómo se resuelve esta cuestión en la práctica, entonces?
Pues basándose en un modelo científico, es decir, en un método de investigación basado en lo empírico y en la medición, sujeto a los principios específicos de las pruebas de razonamiento,
y sobre todo, aplicando márgenes de  seguridad. Cada modelo de rebreather somete a sus equipos a mediciones en condiciones experimentales más exigentes que lo que sería un uso por un buceador normal (como la que hemos comentado  más arriba) y a partir de ahí te garantizan un cierto tiempo de duración del filtro dejando una amplio margen de seguridad. En la práctica, ese tiempo viene a caer en el tramo todavía horizontal o cuasi-horizontal de la curva.
La cantidad de CO2 producida en igualdad de condiciones (mismo buzo, mismo nivel de esfuerzo) es la misma en superficie que a profundidad, sin embargo las condiciones difieren a mayor profundidad:

– suele hacer más frío, con lo que la velocidad de las reacciones químicas se puede ver ralentizada, en especial si el filtro no está bien aislado térmicamente y si la mezcla tiene un relativo alto porcentaje de helio.

– el gas en el bucle está mucho más denso con lo cual el esfuerzo respiratorio es mayor y puede dar lugar a mayor producción de CO2.

– otro efecto de que el gas esté tan denso es que el resto de moléculas «apantalle» el contacto entre las moléculas de CO2 y la superficie de los gránulos de la cal sodada.

Así que así es, el mismo filtro puede perder rendimiento a profundidad ( y de hecho, los pierde, basándonos en conceptos de termodinámica de gases ) y sin embargo, verse aumentado dicho rendimiento en el periodo de descompresión.