Un traje presurizado es un traje de protección que usan los pilotos que vuelan a gran altitud y que pueden volar a altitudes donde la presión del aire es demasiado baja para que una persona desprotegida sobreviva, incluso cuando respira oxígeno puro a presión positiva . Estos trajes pueden ser de presión total (por ejemplo, un traje espacial ) o de presión parcial (como los que usan las tripulaciones aéreas ). Los trajes de presión parcial funcionan proporcionando una contrapresión mecánica para ayudar a respirar a gran altitud.
La región que va desde el nivel del mar hasta unos 3000 m (10 000 pies) se conoce como zona fisiológicamente eficiente . Los niveles de oxígeno suelen ser lo suficientemente altos como para que los seres humanos puedan funcionar sin oxígeno suplementario y la enfermedad por descompresión es poco frecuente.
La zona de deficiencia fisiológica se extiende desde los 3.600 m (12.000 pies) hasta aproximadamente los 15.000 m (50.000 pies). Existe un mayor riesgo de problemas como hipoxia , disbarismo por gas atrapado (donde el gas atrapado en el cuerpo se expande) y disbarismo por gas evolucionado (donde los gases disueltos como el nitrógeno pueden formarse en los tejidos, es decir, enfermedad por descompresión ). [1] Por encima de aproximadamente 4.267 m (14.000 pies) se requiere una mezcla de respiración rica en oxígeno para aproximarse al oxígeno disponible en la atmósfera inferior, [2] mientras que por encima de los 12.000 m (40.000 pies) el oxígeno debe estar bajo presión positiva. Por encima de los 15.000 m (49.000 pies), la respiración no es posible porque la presión a la que los pulmones excretan dióxido de carbono (aproximadamente 87 mmHg) excede la presión del aire exterior. Por encima de los 19.000 m (62.000 pies), también conocido como el límite de Armstrong , los líquidos de la garganta y los pulmones se evaporan. Por lo general, se utiliza oxígeno al 100 % para mantener una altitud equivalente de 3.000 m (10.000 pies).
Generalmente, los trajes de presión funcionan comprimiendo indirectamente el cuerpo humano o comprimiéndolo directamente.
La compresión indirecta se realiza generalmente envolviendo el cuerpo en una envoltura de gas. Para este tipo, el esfuerzo de diseño se centra en comprimir y contener el gas, a una presión uniforme alrededor del cuerpo a medida que el usuario se mueve, y no en que la presión del gas o la envoltura del traje limiten el movimiento del cuerpo del usuario.
Mantener una presión de gas constante mientras el usuario se mueve es difícil, porque el volumen interno de un traje inflable de construcción simple cambiará cuando se flexionen las articulaciones del cuerpo. La presión del gas intenta constantemente empujar el cuerpo del usuario a una posición en la que el traje se haya inflado hasta su volumen máximo. Moverse contra esta presión de gas puede ser muy difícil y muy agotador para el usuario del traje, lo que limita la cantidad de trabajo que se puede realizar con el traje.
Los trajes de compresión indirecta generalmente requieren estructuras mecánicas acanaladas complejas en las articulaciones, que crean pliegues o bolsas flexibles pero inelásticas en la piel del traje que actúan para mantener un volumen constante en el traje a medida que el usuario se mueve. Estas bolsas existen en ambos lados de una articulación flexible y están diseñadas para funcionar juntas en tándem, de modo que cuando se flexiona una articulación, los pliegues de un lado de la articulación se comprimen y encogen en volumen, mientras que los pliegues del lado opuesto se relajan y expanden en volumen. Las estructuras acanaladas generalmente se sujetan con cables de alambre o correas de tela para limitar su movimiento y evitar modos de flexión inusuales que pueden rozar el cuerpo del usuario. Los cables de bisagra de alambre también restringen los pliegues complejos, que si se liberan podrían desplegarse y extenderse hasta ser más de un metro más largos que el cuerpo del usuario.
Estas estructuras articulares de volumen constante reducen enormemente la fatiga del usuario, de modo que no tiene que luchar constantemente contra la presión del traje.
La compresión directa implica aplicar presión directamente al cuerpo humano utilizando el material del traje, generalmente sin ninguna envoltura de gas adicional alrededor del usuario, que en cambio es proporcionada por una estructura de cabina rígida exterior que encierra a la persona.
Un método utilizado para esto se conoce como traje de cabrestante, que utiliza un tubo inflable comprimible conocido como cabrestante, rodeado por tiras de tela alternas que envuelven el tubo de aire y están unidas a una tela inelástica que se ajusta estrechamente a la forma del cuerpo del usuario.
Para proporcionar un ajuste ceñido personalizado al cuerpo del usuario, hay grupos de cordones a lo largo de cada extremidad. También se pueden colocar cremalleras a lo largo de una extremidad para dejar espacio para entrar en el traje. Para aplicar presión, se presuriza el tubo del cabrestante, que se expande en diámetro y aplica presión a las tiras de tela. Luego, las tiras tiran del material del traje lateralmente para ajustarlo más alrededor del cuerpo del usuario.
Un problema con este diseño es que la tela del traje no puede proporcionar presión directamente al cuerpo humano en áreas con una superficie que se curva hacia adentro, alejándose de la tela del traje. Las áreas con superficies de piel cóncavas son las axilas, detrás de las rodillas, la parte delantera y trasera de la región de la entrepierna y a lo largo de la columna vertebral.
Se pueden utilizar estructuras de vejiga de aire inflables o espuma expandida rígida moldeada, que encajan en estos espacios de cavidad para proporcionar presión directa sobre la piel donde el material del traje no puede proporcionar ese contacto directamente.
Los trajes de presión parcial solo presurizan ciertas partes del cuerpo. Solo pueden brindar protección hasta una determinada altitud. [3] No brindan protección durante períodos prolongados a baja presión ambiental. [4] Los trajes de presión total presurizan todo el cuerpo. Estos trajes no tienen límite de altitud. [ cita requerida ]
El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, a pesar de las representaciones contrarias en mucha ciencia ficción popular . La carne humana se expande hasta aproximadamente el doble de su tamaño en tales condiciones, dando el efecto visual de un culturista [ cita requerida ] en lugar de un globo sobrecargado. La conciencia se mantiene hasta 15 segundos mientras se instalan los efectos de la falta de oxígeno . No se produce un efecto de congelación repentina porque todo el calor debe perderse a través de la radiación térmica o la evaporación de líquidos, y la sangre no hierve porque permanece presurizada dentro del cuerpo. El mayor peligro es intentar contener la respiración antes de la exposición, ya que la descompresión explosiva posterior puede dañar los pulmones. Estos efectos se han confirmado a través de varios accidentes (incluso en condiciones de gran altitud, espacio exterior y cámaras de vacío de entrenamiento). [5] [6]
La piel humana no necesita protección contra el vacío y es hermética a los gases por sí misma. [7] En cambio, solo necesita comprimirse mecánicamente para mantener su forma normal. Esto se puede lograr con un traje corporal elástico ajustado y un casco para contener los gases respirables, conocido como traje de actividad espacial .
En la URSS, el primer traje de presión total fue diseñado por el ingeniero Ciann Downes en Leningrado en 1931. El CH-1 era un traje simple hermético a la presión con un casco que no tenía juntas, por lo que requería una fuerza sustancial para mover los brazos y las piernas cuando estaba presurizado. Esto se solucionó en trajes posteriores. El trabajo sobre trajes de presión total se llevó a cabo durante 1936-41 por el Instituto Aerohidrodinámico Central (TsAGI), con un trabajo similar realizado por el Instituto de Investigación de Vuelo Gromov (LII) después de la Segunda Guerra Mundial . El LII produjo cuatro trajes de presión total experimentales para tripulaciones aéreas, y en 1959 comenzó a trabajar en trajes de presión total para vuelos espaciales. [8] Chertovskiy usó el nombre skafander para los trajes de presión total, del francés scaphandre ("traje de buceo"); skafander desde entonces se ha convertido en el término utilizado por los rusos para referirse a los trajes de buceo estándar o trajes espaciales .
En 1931, el estadounidense Mark Ridge se obsesionó con batir el récord mundial de altitud en un globo góndola abierto. Reconociendo que el vuelo requeriría ropa protectora especializada, visitó el Reino Unido en 1933, donde se reunió con el fisiólogo escocés John Scott Haldane , que había publicado un concepto para un traje de tela de presión total en la década de 1920. Los dos buscaron la ayuda de Robert Henry Davis de Siebe Gorman , el inventor del Davis Escape Set , y con los recursos de Haldane y Davis se construyó un prototipo de traje. Ridge lo probó en una cámara de baja presión a una altitud simulada de 50.000 pies. Sin embargo, no recibió apoyo para seguir trabajando y nunca hizo su intento de récord mundial.
El 28 de septiembre de 1936, el líder de escuadrón FRD Swain de la Real Fuerza Aérea estableció el récord mundial oficial de altitud a 49.967 pies con un Bristol Tipo 138 y un traje similar. [9]
En 1934, el aviador Wiley Post , en colaboración con Russell S. Colley de la BF Goodrich Company , produjo el primer traje de presión práctico del mundo. El cuerpo del traje tenía tres capas: ropa interior larga, una vejiga de presión de aire de goma y un traje exterior de tela de paracaídas recubierta de goma que estaba unido a un marco con articulaciones de brazos y piernas que permitían a Post operar los controles de la aeronave y caminar hacia y desde la aeronave. Sujetos al marco había guantes de piel de cerdo, botas de goma y un casco de aluminio y plástico con una placa frontal extraíble que podía acomodar auriculares y un micrófono de garganta. En el primer vuelo con el traje, el 5 de septiembre de 1934, Post alcanzó una altitud de 40.000 pies sobre Chicago , y en vuelos posteriores alcanzó los 50.000 pies.
En los EE. UU., se invirtió una gran cantidad de esfuerzo en el desarrollo de trajes de presión durante la Segunda Guerra Mundial. Si bien BF Goodrich lideró el campo, otras empresas involucradas en dicha investigación incluyeron Arrowhead Rubber Co., Goodyear y US Rubber . La Universidad de Minnesota trabajó con Bell Aircraft y la Oficina Nacional de Normas de EE. UU . La Oficina de Normas y la Universidad de California actuaron como centros de intercambio para distribuir información a todas las empresas involucradas. No se produjeron trajes de presión completamente móviles efectivos en la Segunda Guerra Mundial, pero el esfuerzo proporcionó una base valiosa para el desarrollo posterior. [9]
Después de la guerra, la Guerra Fría provocó que se siguiera financiando el desarrollo de la aviación, que incluía investigaciones de gran altitud y alta velocidad como el X-1 de NACA . James Henry, de la Universidad del Sur de California, ideó un traje de presión parcial que utilizaba una máscara de oxígeno para proporcionar oxígeno presurizado, con presión de gas que también inflaba tubos de goma llamados cabrestantes para apretar el traje y proporcionar suficiente contrapresión mecánica para equilibrar la presión respiratoria necesaria para prevenir la hipoxia a una altitud particular. La David Clark Company proporcionó apoyo técnico y recursos, y se probó un prototipo de traje a una simulación de 90.000 pies en Wright Field en 1946. El diseño de Henry fue desarrollado posteriormente por la David Clark Company en el traje de vuelo S-1 y T-1 utilizado por los pilotos del X-1. El X-1 fue sucedido por el Douglas Skyrocket , cuyo objetivo era superar Mach 2, y se requería un traje de presión mejorado. David Clark ganó el contrato en 1951 con su primer traje de presión total, el Modelo 4 Full Pressure Suit; Fue volado por primera vez en 1953 por el aviador del Cuerpo de Marines de EE. UU. Marion E. Carl , quien se convirtió en el primer aviador militar de EE. UU. en usar un traje de presión total, estableciendo al mismo tiempo un récord mundial de altitud no oficial en el Skyrocket.
Los requisitos de Estados Unidos para aviones de reconocimiento de gran altitud como el U-2 y cazas para interceptar aviones soviéticos de gran altitud hicieron que la Armada de Estados Unidos se encargara del desarrollo de un traje de presión completa en la década de 1950. Trabajando con BF Goodrich y Arrowhead Rubber, la USN produjo una serie de diseños que culminaron en el Goodrich Mk III y IV. Aunque estaba destinado a su uso en aviones, el Mk IV fue utilizado más tarde por la NASA con modificaciones para el Proyecto Mercury como el Navy Mark V. Al mismo tiempo, David Clark ganó el contrato para producir trajes para el proyecto X-15 ; sus trajes XMC-2 calificaron como los primeros trajes espaciales estadounidenses. [10]
El Instituto de Medicina Aeronáutica de la RAF y el Royal Aircraft Establishment desarrollaron un casco de presión parcial que se utilizó con un traje tipo cabrestante comprado en los EE. UU. Lo usaron Walter Gibb y su navegante para establecer un récord mundial de altitud el 29 de agosto de 1955 en un English Electric Canberra . Sin embargo, la evaluación del traje mostró que estorbaba al usuario y no se integraba bien con los sistemas de escape de la RAF. En su lugar, el IAM de la RAF propuso un traje de cobertura mínima que proporcionara protección "para bajar". La RAF nunca proporcionó un traje de presión parcial, prefiriendo en su lugar usar pantalones anti-g junto con chalecos de presión (que aplicaban contrapresión mecánica al pecho del usuario).
piel es un órgano que proporciona la envoltura protectora externa para todas las partes del cuerpo. Es el órgano más grande del cuerpo. Es una barrera impermeable, hermética y flexible entre el medio ambiente y los órganos internos. Mantiene estable el entorno interno de nuestro cuerpo.
La definición del diccionario de traje de presión en Wikcionario
Medios relacionados con Trajes de presión en Wikimedia Commons