FUNDAMENTOS AERONAUTICOS
Dr. Eduardo Ramirez
Generalidades
1.1.2 Este capítulo apunta a que el médico examinador se familiarice con algunos de los principios básicos de la fisiología aeronáutica que se relacionan con las condiciones ambientales y de trabajo en la aviación civil. Se ofrece además una somera descripción de la relación entre el hombre y la máquina, las exigencias físicas y mentales a las que está sometido el personal aeronáutico y los aspectos biológicos de la medicina que propician la seguridad operacional en las operaciones de la aviación civil. Con todo, está claro que un tema de tanta importancia no puede abarcarse en un capítulo. El lector interesado encontrará más información al respecto en los libros de texto de medicina aeronáutica. Al final de este capítulo se dan dos ejemplos de esas obras.
1.1.3 El ser humano es el elemento más importante del sistema de aviación, y la salud y competencia de la tripulación son condiciones ineludibles para un vuelo seguro y eficiente. En efecto, la certificación inicial y el posterior mantenimiento de la integridad de hombre y máquina reposan sobre una misma filosofía.
1.1.4 Los adelantos de la investigación aeronáutica y las mejores tecnologías han permitido minimizar la probabilidad de fallas del sistema conformado por el hombre y la máquina. Por ser uno de los elementos vitales de este sistema, el hombre debería ser objeto de una correcta evaluación tanto en el plano somático como el psicológico en función de las exigencias de la tarea que debe desempeñar.
1.1.5 El rápido desarrollo de la aviación en las últimas décadas, sumado al número cada vez mayor de personas de todas las edades que se sirven del transporte aéreo, han dado fuerte impulso a la investigación de los efectos fisiológicos de la altitud a fin de definir los límites de lo que constituye una exposición tolerable y segura y diseñar las medidas de protección más efectivas. En este capítulo se incluye una breve descripción de algunas necesidades de orden tecnológico, como la presurización de la cabina y los sistemas de oxígeno, que hacen posible la vida en un ambiente por naturaleza hostil.
LA FÍSICA DE LA ATMÓSFERA
Presión barométrica
1.2.1 La Tierra está envuelta en una delgada capa de gases y vapores donde interactúan dos fuerzas: la energía cinética de las moléculas de gas, que hace que se rechacen unas a otras, y la atracción gravitacional que ejerce la masa de la Tierra. Esa atracción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La acción de ambas fuerzas hace que disminuya la densidad de la atmósfera a medida que aumenta la altitud que a su vez hace que disminuya la presión barométrica, que describe una curva exponencial con el aumento de la altitud. Esta dinámica va acompañada de otros fenómenos, como el descenso de la temperatura y el aumento de la intensidad de la radiación solar. Desde un punto de vista biológico, la disminución de la presión barométrica es el rasgo más característico del clima de altura. Las manifestaciones directamente relacionadas con la disminución de la presión barométrica per se son de dos tipos: a) mecánicas (expansión de los gases contenidos); y b) biológicas (baja de la presión parcial del oxígeno)
1.2.2 La composición química de la atmósfera se mantiene constante hasta unos 25 km (82 000 pies) de altura. Está integrada de un 20,94% de oxígeno, y la presión parcial (pO2) fluctúa en proporción directa con la presión barométrica total (PB) que puede calcularse para el gas seco aplicando la siguiente fórmula: . O B P P 2 0 2 0 9 4 (1)
1.2.3 Al ingresar a las vías aéreas, el gas que se inspira se satura inmediatamente con vapor de agua a la temperatura corporal. La presión parcial que ejerce el vapor de agua a 37ºC (98,6ºF) es siempre de 47 mm Hg independientemente de la presión barométrica total. Esto plantea un problema especial para la medicina aeronáutica, por cuanto resulta obvio que a medida que aumenta la altura la presión del vapor de agua representa una proporción cada vez mayor de los gases de la atmósfera que se inhalan. Al considerar la presión del vapor de agua, la fórmula (1) se debe modificar de la siguiente forma: . O B P P 2 4 7 0 2 0 9 4 (2)
1.2.4 Dado que las operaciones de la aviación se desarrollan en un medio distinto del hábitat ordinario del ser humano, el médico examinador designado debería estar familiarizado con las características físicas del medio en el que se desenvuelve la tripulación de vuelo. 1.2.5 La Tabla II-1-1 muestra la relación entre altitud, presión y temperatura en la atmósfera tipo. 1.2.6 La gama de condiciones ambientales que se presentan en las operaciones de aviación civil es muy amplia, pasando de las condiciones típicas de las aeronaves pequeñas y planeadores no presurizados hasta las que se dan en los aviones de reacción subsónicos, y eventualmente supersónicos. 1.2.7 La relación entre la presión barométrica y el límite máximo de funcionamiento de las aeronaves se presenta en la Figura II-1-3, donde se observa que la presión barométrica disminuye conforme aumenta la altitud.
Efectos de la hipoxia a distintas altitudes
1) 2 450 m (8 000 pies): La atmósfera causa una saturación del oxígeno en sangre de aproximadamente 93% en un individuo en reposo que no padece ninguna enfermedad cardiovascular o pulmonar.
2) 3 050 m (10 000 pies): La atmósfera causa una saturación del oxígeno en sangre de aproximadamente 89%. Tras un tiempo en este nivel comienzan a resentirse las funciones cerebrales más complejas, como el cómputo de cálculos matemáticos. Los tripulantes deben colocarse máscaras de oxígeno cuando la presión en la cabina supera este nivel de altitud.
3) 3 650 m (12 000 pies): La saturación del oxígeno en sangre cae a aproximadamente 87%. A las dificultades para realizar cálculos aritméticos se suma la pérdida incipiente de la memoria reciente y un incremento de errores por omisión con la exposición prolongada.
4) 4 250 m (14 000 pies): La saturación del oxígeno en sangre es del orden del 83%, y todas las personas se ven afectadas en mayor o menor medida en sus funciones mentales, con alteraciones intelectuales y emocionales.
5) 4 550ºm (15 000 pies): La altitud causa una saturación del oxígeno en sangre de aproximadamente 80% y todas las personas se ven afectadas, algunas más gravemente.
6) 6 100 m (20 000 pies): La saturación del oxígeno en sangre es del 65% y todas las personas no aclimatadas pierden conciencia útil dentro de los 10 minutos (este “tiempo de conciencia útil”, o TUC, por lo general se mide desde el momento en que aparece la hipoxia hasta que se pierde la capacidad de actuar deliberadamente, por ej. la capacidad de colocarse la máscara de oxígeno.) A 6 100 m (20 000 pies), el TUC es de 10 minutos. [(Hay que recordar aquí que un volumen dado de gas al nivel del mar se duplica cuando la presión cae a la que se encuentra a unos 5 500 m (18 000 pies)].
7) 7 600 m (25 000 pies): A esta altitud y todos los niveles por encima, la saturación del oxígeno en sangre cae por debajo del 60% con un TUC de 2,5 minutos o menor. Por encima de esta altitud, se empieza a correr el riesgo de sufrir enfermedad por descompresión (embolia por nitrógeno).
8) 9 150 m (30 000 pies): El TUC es de aproximadamente 30 segundos.
9) 10 350 m (34 000 pies): El TUC es de aproximadamente 22 segundos. La administración de oxígeno al 100% produce una saturación de oxígeno en sangre del 95% [a 10 050 m, o (33 000 pies), de altura un volumen dado de gas a nivel del mar se cuadruplica aproximadamente].
10) 11 300 m (37 000 pies): El TUC es de aproximadamente 18 segundos. La administración de oxígeno al 100% produce una saturación del orden del 89%. Cuando se supera esta altura, la sangre comienza a perder el oxígeno a menos que se administre una presión de oxígeno positiva. [(Un volumen dado de gas se quintuplica cuando la altitud pasa del nivel del mar a 11 600 m (38 000 pies)].
11) 13 700 m (45 000 pies): El TUC es de aproximadamente 15 segundos y la administración de oxígeno a presión positiva comienza a volverse impracticable por la creciente dificultad para exhalar contra la presión de oxígeno necesaria.
Hipoxia
1.2.11 A los fines prácticos, la hipoxia se puede definir como una disminución del contenido de oxígeno en los órganos y los tejidos por debajo de la cantidad considerada fisiológicamente “normal”.
1.2.12 Es un tema de especial interés en la medicina aeronáutica en razón de que por lo general las cabinas presurizadas no se mantienen a las presiones correspondientes al nivel del mar, y en consecuencia pueden agregar un grado moderado de hipoxia en altura.
La hipoxia ha sido objeto de muchos estudios, y se han hecho intentos de clasificar y definir sus estadios y variedades. Una clasificación que ha obtenido amplia aceptación define cuatro variedades de hipoxia:
a) La hipoxia hipóxica resulta de la reducción de la tensión de oxígeno en la sangre arterial, y por ende en la sangre capilar. Puede ser causada por una baja tensión de oxígeno en el aire inhalado (hipoxia hipobárica), y es en consecuencia de particular importancia en lo relativo a la tripulación de vuelo. También puede ser consecuencia de estados de hiperventilación, la obstrucción del intercambio gaseoso a través de la membrana alveolocapilar y desequilibrios de la relación ventilación/perfusión pulmonar.
b) La hipoxia anémica resulta de la reducción de la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre. Puede producirse una disminución de la cantidad de hemoglobina para transportar el oxígeno como consecuencia de un número bajo de eritrocito, reducción de la concentración de hemoglobina y síntesis de hemoglobina anormal (por ej., anemia falciforme). La anemia es un factor importante que debe considerarse al evaluar la conveniencia del transporte aéreo de pasajeros con determinadas entidades clínicas
c) La hipoxia isquémica resulta de la reducción del flujo sanguíneo a través de los tejidos. Puede producirse por obstrucción del suministro arterial a causa de enfermedad o trauma y por insuficiencia circulatoria general. La enfermedad coronaria debe considerarse seriamente al evaluar aspirantes para licencias aeronáuticas.
d) La hipoxia histiotóxica es resultado de un trastorno en la capacidad de los tejidos de usar un suministro normal de oxígeno para los procesos oxidativos. Puede ser consecuencia de determinados trastornos bioquímicos y de la intoxicación o envenenamiento, y puede incidir en la capacidad de sobrevivir a un accidente.
1.2.13 En la aviación, el tipo de hipoxia preponderante es la hipoxia hipobárica. Los síntomas que produce en el cuerpo son tanto de orden subjetivo como objetivo. Es inusual que todos los signos y síntomas se manifiesten en una misma persona.
No es fácil precisar exactamente a qué altitud reaccionará (manifestará síntomas) cada individuo. El umbral de la hipoxia por lo general se ubica en los 1 000 m (3 300 pies), no habiéndose informado nunca reacciones fisiológicas demostrables a la menor presión atmosférica por debajo de esa altitud. Sin embargo, en la práctica no se produce una disminución sensible de las funciones a una altitud tan baja, pero a medida que va aumentando la altitud por encima de ese nivel comienzan a aparecer los primeros síntomas observables de la hipoxia, de modo que es más realista fijar el umbral a unos 1 500 m (5 000 pies). Los síntomas se agudizan por encima de los 3 000 m (10 000 pies), y esta altitud constituye el límite máximo de vuelo en aeronaves no presurizadas, a menos que se lleve oxígeno a bordo. Los sistemas de presurización por lo común están diseñados para suministrar una presión parcial de oxígeno fisiológicamente adecuada en el aire que se inspira. En la mayoría de las aeronaves de pasajeros, la presión de la cabina a altitud de crucero corresponde a una altitud ambiente de 1 500-2 450 m (5 000-8 000 pies).
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