Un traje presurizado es un traje protector que usan los pilotos de gran altitud 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 . Dichos 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 contrapresión mecánica para ayudar a respirar en altitud.
La región desde el nivel del mar hasta alrededor de 3.000 m (10.000 pies) se conoce como zona fisiológicamente eficiente . Los niveles de oxígeno suelen ser lo suficientemente altos como para que los humanos funcionen sin oxígeno suplementario y la enfermedad por descompresión es rara.
La zona de deficiencia fisiológica se extiende desde 3.600 m (12.000 pies) hasta aproximadamente 15.000 m (50.000 pies). Existe un mayor riesgo de problemas como hipoxia , disbarismo de gases atrapados (donde el gas atrapado en el cuerpo se expande) y disbarismo de gases desprendidos (donde se pueden formar gases disueltos como el nitrógeno en los tejidos, es decir, enfermedad por descompresión ). [1] Por encima de aproximadamente 4267 m (14 000 pies) se requiere una mezcla respirable rica en oxígeno para aproximarse al oxígeno disponible en la atmósfera inferior, [2] mientras que por encima de 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 límite de Armstrong , los líquidos de la garganta y los pulmones se evaporarán. Generalmente, se utiliza oxígeno al 100% para mantener una altitud equivalente a 3.000 m (10.000 pies).
Generalmente, los trajes presurizados funcionan comprimiendo indirectamente el cuerpo humano o comprimiéndolo directamente.
La compresión indirecta normalmente se realiza encerrando 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 igual alrededor del cuerpo a medida que el usuario se mueve, y sin que la presión del gas o la envoltura envolvente del traje restrinjan 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 ha inflado a su máximo volumen. Moverse contra esta presión de gas puede resultar 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 bolsillos flexibles pero inelásticos en la piel del traje que actúan para mantener un volumen constante en el traje a medida que el usuario se mueve. Estos bolsillos existen en ambos lados de una articulación flexible y están diseñados para trabajar juntos en conjunto, de modo que cuando se flexiona una articulación, los pliegues de un lado de la articulación se comprimen y reducen su volumen, mientras que los pliegues del lado opuesto se comprimen y reducen su volumen. relajarse y expandirse en volumen. Las estructuras acanaladas suelen estar reforzadas con cables de alambre o correas de tela para limitar su movimiento y evitar modos de flexión inusuales que puedan rozar el cuerpo del usuario. Los cables de las bisagras también restringen los complejos pliegues, que si se sueltan podrían desplegarse y extenderse hasta alcanzar más de un metro de longitud que el cuerpo del usuario.
Estas estructuras de articulación de volumen constante reducen en gran medida 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 exterior rígida de cabina 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, encerrado por tiras de tela alternas que se envuelven alrededor del tubo de aire y están unidas a una tela inelástica que se adapta perfectamente 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. Las cremalleras también pueden correr 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 tensan lateralmente el material del traje alrededor del cuerpo del usuario.
Un problema con este diseño es que la tela del traje no puede ejercer presión directamente al cuerpo humano en áreas con una superficie que se curva hacia adentro, alejándose de la tela del traje. Las ubicaciones con superficies cutáneas cóncavas se encuentran en la axila, detrás de las rodillas, la parte delantera y trasera de la región de la entrepierna y a lo largo de la columna.
Se pueden usar estructuras de vejigas 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 sólo presurizan determinadas partes del cuerpo. Sólo pueden proporcionar protección hasta una determinada altitud. [3] No brindan protección durante períodos prolongados de tiempo a baja presión ambiental. [4] Los trajes presurizados presurizan todo el cuerpo. Estos trajes no tienen límite de altitud. [ cita necesaria ]
El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, a pesar de las representaciones contrarias en gran parte de la ciencia ficción popular . La carne humana se expande aproximadamente el doble de su tamaño en tales condiciones, dando el efecto visual de un culturista [ cita necesaria ] en lugar de un globo demasiado lleno. La conciencia se retiene hasta por 15 segundos a medida que aparecen los efectos de la falta de oxígeno . No se produce ningún efecto de congelación instantánea 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 posterior descompresión explosiva puede dañar los pulmones. Estos efectos han sido confirmados por varios accidentes (incluso en condiciones de muy alta altitud, en el espacio exterior y en cámaras de vacío de entrenamiento). [5] [6]
La piel humana no necesita protección contra el vacío y por sí sola es estanca a los gases. [7] En cambio, sólo necesita comprimirse mecánicamente para conservar su forma normal. Esto se puede lograr con un traje elástico ajustado y un casco para contener gases respirables, conocido como traje de actividad espacial .
En la URSS, el primer traje presurizado fue diseñado por el ingeniero Ciann Downes en Leningrado en 1931. El CH-1 era un traje hermético simple con un casco que no tenía articulaciones, por lo que requería una fuerza sustancial para mover los brazos y las piernas cuando presurizado. Esto se solucionó en demandas posteriores. El Instituto Central Aerohidrodinámico (TsAGI) llevó a cabo trabajos sobre trajes presurizados entre 1936 y 1941 , y el Instituto de Investigación de Vuelo Gromov (LII) llevó a cabo trabajos similares después de la Segunda Guerra Mundial . El LII produjo cuatro trajes experimentales de presión total 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 presurizados, del francés scaphandre ("traje de buceo"); Desde entonces, skafander se ha convertido en el término utilizado por los rusos para referirse a los trajes de buceo o trajes espaciales estándar .
En 1931, el estadounidense Mark Ridge se obsesionó con batir el récord mundial de altitud en una góndola abierta. Reconociendo que el vuelo requeriría ropa protectora especializada, visitó el Reino Unido en 1933, donde se reunió con el fisiólogo escocés John Scott Haldane , quien 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 intentó batir el récord mundial.
El 28 de septiembre de 1936, el líder de escuadrón FRD Swain de la Royal Air Force estableció el récord mundial oficial de altitud en 49.967 pies en un Bristol Tipo 138 que llevaba 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 presurizado 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 de goma que estaba unido a un marco con articulaciones de brazos y piernas que le permitían a Post operar los controles de la aeronave y caminar hacia y desde la aeronave. . Adjuntos 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 utilizando 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 Estados Unidos se dedicó un gran esfuerzo al desarrollo de trajes presurizados 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 Estándares de Estados Unidos . La Oficina de Estándares y la Universidad de California actuaron como cámaras de compensación para distribuir información a todas las empresas involucradas. En la Segunda Guerra Mundial no se produjeron trajes presurizados totalmente móviles y eficaces, pero el esfuerzo proporcionó una base valiosa para el desarrollo posterior. [9]
Después de la guerra, la Guerra Fría provocó que se continuara financiando el desarrollo de la aviación, que incluía investigaciones a 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 utiliza una máscara de oxígeno para proporcionar oxígeno presurizado, con presión de gas que también infla 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 determinada altitud. La Compañía David Clark proporcionó apoyo técnico y recursos, y se probó un prototipo de traje a 90.000 pies simulados en Wright Field en 1946. Posteriormente, la Compañía David Clark desarrolló el diseño de Henry en el traje de vuelo S-1 y T-1 utilizado por Pilotos X-1. El X-1 fue sucedido por el Douglas Skyrocket , cuyo objetivo era superar Mach 2, y se requirió un traje presurizado mejorado. David Clark ganó el contrato en 1951 con su primer traje de presión total, el traje de presión total Modelo 4; Fue volado por primera vez en 1953 por la aviadora del USMC Marion E. Carl, quien se convirtió en el primer aviador militar estadounidense en usar un traje presurizado completo, al mismo tiempo que estableció un récord mundial no oficial de altitud en el Skyrocket.
Los requisitos estadounidenses de aviones de reconocimiento de gran altitud, como el U-2 , y cazas para interceptar aviones soviéticos de gran altitud hicieron que a la Marina de los EE. UU. se le encargara el desarrollo de un traje presurizado completo en la década de 1950. Trabajando con BF Goodrich y Arrowhead Rubber, la USN produjo una serie de diseños que culminaron en los Goodrich Mk III y IV. Aunque estaba destinado a uso aeronáutico, el Mk IV fue utilizado más tarde por la NASA con modificaciones para el Proyecto Mercury como 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 Estados Unidos. Fue usado por 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 molestaba al usuario y no se integraba bien con los sistemas de escape de la RAF. En cambio, el IAM de la RAF propuso una demanda de cobertura mínima que proporcionaría una protección "desanimada". La RAF nunca emitió 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).
La piel es un órgano que proporciona la envoltura protectora exterior 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 ambiente interno de nuestro cuerpo.
La definición del diccionario de traje presurizado en Wikcionario
Medios relacionados con los trajes de presión en Wikimedia Commons