El límite de Armstrong o línea de Armstrong es una medida de altitud por encima de la cual la presión atmosférica es lo suficientemente baja como para que el agua hierva a la temperatura normal del cuerpo humano . La exposición a una presión por debajo de este límite da como resultado una rápida pérdida de conciencia, seguida de una serie de cambios en las funciones cardiovasculares y neurológicas , y finalmente la muerte, a menos que la presión se restablezca en un plazo de 60 a 90 segundos. [1] En la Tierra, el límite está alrededor de los 18-19 km (11-12 mi; 59.000-62.000 pies) sobre el nivel del mar , [1] [2] por encima del cual la presión atmosférica del aire cae por debajo de 0,0618 atm (6,3 kPa , 47 mmHg , o aproximadamente 1 psi ). El modelo atmosférico estándar de EE. UU. establece el límite de Armstrong a una altitud de 63.000 pies (19.202 m).
El término recibe su nombre del general de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos Harry George Armstrong , quien fue el primero en reconocer este fenómeno. [3]
En el límite de Armstrong o por encima de él, los fluidos corporales expuestos, como la saliva , las lágrimas , la orina y los líquidos que humedecen los alvéolos de los pulmones (pero no la sangre vascular (sangre del sistema circulatorio), se evaporarán si el sujeto no lleva un traje de presión de cuerpo completo . El informe técnico de la NASA Rapid (Explosive) Decompression Emergencies in Pressure-Suited Subjects , que analiza la breve exposición accidental de un ser humano al vacío , señala: "El sujeto informó más tarde que... su último recuerdo consciente fue el de la saliva de su lengua empezando a hervir". [7]
A la temperatura corporal nominal de 37 °C (99 °F), el agua tiene una presión de vapor de 6,3 kilopascales (47 mmHg); es decir, a una presión ambiental de 6,3 kilopascales (47 mmHg), el punto de ebullición del agua es de 37 °C (99 °F). Una presión de 6,3 kPa (el límite de Armstrong) es aproximadamente 1/16 de la presión atmosférica estándar a nivel del mar de 101,3 kilopascales (760 mmHg). A mayores altitudes, el vapor de agua del ebullismo se sumará a las burbujas de descompresión de gas nitrógeno y hará que los tejidos corporales se hinchen, aunque los tejidos y la piel son lo suficientemente fuertes como para no estallar bajo la presión interna del agua vaporizada. Las fórmulas para calcular la presión estándar a una altitud dada varían, al igual que las presiones precisas que uno realmente medirá a una altitud dada en un día determinado, pero una fórmula común [ cita requerida ] muestra que 6,3 kPa se encuentra típicamente a una altitud de 19.000 m (62.000 pies).
Muy por debajo del límite de Armstrong, los humanos suelen necesitar oxígeno suplementario para evitar la hipoxia . Para la mayoría de las personas, esto suele ser necesario a altitudes superiores a los 4.500 m (15.000 pies). Los aviones comerciales deben mantener la presurización de la cabina a una altitud de cabina no superior a los 2.400 m (8.000 pies). Las regulaciones estadounidenses sobre aeronaves de aviación general (vuelos no gubernamentales ni de aerolíneas) requieren que la tripulación de vuelo mínima requerida, pero no los pasajeros, reciba oxígeno suplementario si el avión pasa más de media hora a una altitud de cabina superior a los 3.800 m (12.500 pies). La tripulación de vuelo mínima requerida debe recibir oxígeno suplementario si el avión pasa algún tiempo por encima de una altitud de cabina de 4.300 m (14.000 pies), e incluso los pasajeros deben recibir oxígeno suplementario por encima de una altitud de cabina de 4.500 m (15.000 pies). [8] Los paracaidistas , que están en altura sólo brevemente antes de saltar, normalmente no superan los 4.500 m (15.000 pies). [9]
El límite de Armstrong describe la altitud asociada con un fenómeno natural objetivo, definido con precisión: la presión de vapor del agua a temperatura corporal. A finales de la década de 1940, representó un nuevo límite fundamental y estricto para la altitud que iba más allá de las observaciones algo subjetivas de la fisiología humana y los efectos dependientes del tiempo de la hipoxia experimentada a altitudes más bajas. Los trajes de presión se habían usado durante mucho tiempo a altitudes muy por debajo del límite de Armstrong para evitar la hipoxia. En 1936, Francis Swain de la Royal Air Force alcanzó los 15.230 m (49.970 pies) volando un Bristol Type 138 mientras usaba un traje de presión. [10] Dos años más tarde, el oficial militar italiano Mario Pezzi estableció un récord de altitud de 17.083 m (56.047 pies), usando un traje de presión en su biplano Caproni Ca.161bis a pesar de que estaba muy por debajo de la altitud a la que hierve el agua a temperatura corporal.
Normalmente se requiere un traje de presión a unos 15.000 m (49.000 pies) de altitud para que un piloto bien acondicionado y experimentado pueda operar con seguridad una aeronave en cabinas no presurizadas. [11] En una cabina no presurizada a altitudes superiores a 11.900 m (39.000 pies) sobre el nivel del mar, la reacción fisiológica, incluso cuando se respira oxígeno puro, es la hipoxia (nivel inadecuado de oxígeno que causa confusión y eventual pérdida de conciencia). El aire contiene un 20,95 % de oxígeno. A 11.900 m (39.000 pies), al respirar oxígeno puro a través de una máscara facial sin sellar, se respira la misma presión parcial de oxígeno que se experimentaría con aire normal a unos 3.600 m (11.800 pies) sobre el nivel del mar [ cita requerida ] . A altitudes mayores, el oxígeno debe suministrarse a través de una máscara sellada con mayor presión, para mantener una presión parcial de oxígeno fisiológicamente adecuada. Si el usuario no usa un traje de presión o una prenda de contrapresión que restrinja el movimiento del pecho, el aire a alta presión puede causar daños a los pulmones.
En los aviones militares modernos, como el F-22 y el F-35 de los Estados Unidos , ambos con altitudes operativas de 18.000 m (59.000 pies) o más, el piloto lleva una "prenda de contrapresión", que es un traje antigás con capacidades para grandes altitudes. En caso de que la cabina pierda presión, el sistema de oxígeno cambia a un modo de presión positiva para suministrar oxígeno a presión superior a la ambiental a una máscara de sellado especial, así como para inflar proporcionalmente la prenda de contrapresión. La prenda contrarresta la expansión hacia afuera del pecho del piloto para evitar un barotrauma pulmonar hasta que el piloto pueda descender a una altitud segura. [12]