Las t?cnicas de apnea y SCUBA con aire pertenecen a la categor?a deportiva o recreativa. Las t?cnicas SCUBA con mezcla de gases (Nitrox, Heliox, Trimix) y SSD se consideran dentro de la categor?a de buceo t?cnico o profesional debido al riesgo y nivel de preparaci?n requerido por el buzo que las emplea. El buceo deportivo se limita en general a los -40 m de profundidad (aunque en apnea pueden alcanzarce profundidades m?s importantes), mientras que el buceo profesional con mezclas especiales permite alcanzar profundidades de -100 m o m?s.
El buceo en apnea consiste en las t?cnicas y habilidades para realizar inmersiones manteniendo la respiraci?n despu?s de una profunda inspiraci?n en superficie. Puede practicarse sin ning?n equipo especial, pero la configuraci?n deportiva actual consta de una m?scara apropiada, aletas, tubo de respiraci?n o snorkel, lastre y si es necesario un traje de material termoaislante. Es la forma de buceo m?s sencilla y m?s antigua empleada por el hombre, aparece en diversas regiones y culturas para explotar fuentes de alimento (como peces, crust?ceos y moluscos), recursos ?tiles (algas, esponjas, corales) y recursos de valor cultural o econ?mico (perlas).
El buceo SCUBA consiste en el almacenamiento de aire a presi?n en una botella que es transportada por el buzo, lo que le permite a este ir respirando el aire almacenado durante un tiempo de autonom?a considerable. Adem?s del equipo b?sico, requiere de una botella de almacenamiento del aire, un arnes, un mecanismo de flotabilidad —integrado el arnes y el sistema de flotabilidad reciben el nombre chaleco hidrost?tico, chaleco de flotabilidad o BCD (acr?nimo ingl?s de Buoyancy Compensation Device)—, un sistema de v?lvulas, un sistema de lastre, tubos y boquilla(s) que conforman lo que se denomina regulador en su forma m?s b?sica; pero los est?ndares de seguridad requieren una serie de "relojes" que le permitan saber a que profundidad y cuanto aire tiene, profundimetro y manometro
El buceo deportivo (apnea y SCUBA) es una actividad segura, pero que presenta riesgos que le son propios y que demanda mucha responsabilidad por parte de sus practicantes. Un preparaci?n adecuada, la familiaridad con el equipo empleado, el conocimiento y aplicaci?n de las medidas de seguridad, un m?nimo de conocimientos t?cnicos y fisiol?gicos y el respeto por los organismos del medio acu?tico son las condiciones m?nimas para llevar a bien y sin contratiempos estas actividades.
El buceo deportivo se ha popularizado y democratizado asombrosamente en los ?ltimos 50 años. La vulgarizaci?n de la experiencia subacu?tica gracias a do*****entales difundidos en los medios, la investigaci?n para la comprensi?n de la fisiolog?a del buceo y el mejoramiento o aparici?n de nuevos equipos son algunos de los factores que han contribuido a hacer de este tipo de actividad accesible a cada vez m?s adeptos.
Las particularidades fisiol?gicas espec?ficas a la actividad, hacen necesario el seguimiento de reglas estrictas y el respeto de l?mites de seguridad. La pr?ctica responsable y segura del buceo deportivo (particularmente en el caso del SCUBA) requiere una formaci?n especial.
Durante inmersiones en aguas abiertas y con tr?fico es obligatorio la declaraci?n de la actividad a las dem?s embarcaciones en mediante una bandera de advertencia. En el c?digo de señales mar?timas internacionales se estipula que la bandera alfa (A) en una embarcaci?n estacionaria significa "buzo(s) en inmersi?n"; aunque para los buceadores la bandera roja con diagonal blanca, izada en una embarcaci?n estacionaria o en una boya tambi?n indica buzo en inmersi?n, el c?digo de señales maritimas no la reconoce.
Equipo necesario
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El equipo necesario para el buceo se divide en equipo ligero (b?sico) y equipo aut?nomo (SCUBA).
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Equipo b?sico o ligero
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Es aquel que posibilita el buceo en apnea. Los elementos que componen este equipo son:
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M?scara \r\n
Es el elemento que permite ver bajo el agua. Sin ella el contacto directo del agua con los ojos no permitir?a ver bajo el agua debido a razones ?pticas. Con la m?scara se interpone una capa de aire entre los ojos y el agua facilitando la visi?n. Adem?s de cubrir los ojos, cubre tambi?n la nariz. Est? compuesta de un fald?n de goma o silicona (preferentemente) que se adapta a la cara, unos cristales planos y templados y unas tiras de sujeci?n que, como su nombre indica, sujetan la m?scara a la cabeza. Una buena m?scara debe presentar las siguientes condiciones:
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\r\n- La m?scara debe incluir la nariz en su volumen interno, para permitir equilibrar presiones en inmersi?n y evitar el fen?meno de ventosa.
\r\n- Estanca, de manera que el fald?n se ajuste perfecta y c?modamente al perfil de la cara.
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Adem?s es deseable que las caracter?sticas tiendan a:
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\r\n- Poco volumen interno, pues este dicta la cantidad de aire que deber? sacrificarse para equilibrar presiones.
\r\n- ?ngulo de visi?n grande, que disminuye el inc?modo efecto t?nel de la visi?n a trav?s de la m?scara.
\r\n- F?cil acceso con los dedos a la nariz, que facilita el equilibrio de presiones en los canales auditivos en caso de no poder equilibrar mediante la maniobra de valsalva.
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\r\n- Tubo respirador o snorkel. Permite respirar con la cabeza metida en el agua, pero sin abandonar la superficie, de tal manera que el buzo pueda mirar constantemente bajo del agua. Para el buceo con botella no es imprescindible, si bien es necesario por motivos de seguridad en superficie, especialmente en condiciones de mar picada o para nadar con comodidad sin malgastar el suministro del tanque. Consiste en un tubo que conecta la boca con la superficie. Debe ser lo suficientemente ancho para permitir una respiraci?n holgada. En ocasiones dispone de una v?lvula de purga cerca de la boca que facilita vaciar el tubo de agua cuando se vuelve a la superficie tras una inmersi?n.
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Traje de buceo
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Su cometido es proteger al buceador de la hipotermia. El aislamiento t?rmico de la piel no es adaptado al medio acu?tico, debido a que el calor espec?fico del agua es superior al del aire, el cuerpo en inmersi?n pierda calor mucho m?s r?pido que en el aire. En aguas por debajo de los 27°C es recomendable estar aislado t?rmicamente, temperaturas menores 22°C hacen necesario estarlo y con 15°C o menos es indispensable un buen aislamiento t?rmico.
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Existen dos tipos b?sicos de trajes de aislamiento: los trajes h?medos y los trajes secos o estancos. Los primeros generalmente son trajes confeccionados en materiales espumosos y resistentes (como el neopreno), que conforman una capa de aislamiento entre el medio y la piel, pero no son estancos. Su eficiencia depende del grosor de la espuma y del ajuste al cuerpo. Como su nombre lo indica, los trajes secos mantienen el cuerpo por fuera del contacto con el agua, limitando considerablemente la p?rdida de temperatura; adem?s pueden combinarse con ropa interior t?rmica. Los trajes secos requieren requieren un poco m?s de cuidado en su uso. Los trajes semi-secos son trajes de espuma, con sellos muy ceñidos que limitan considerablemente (aunque no totalmente) el contacto del cuerpo con el agua.
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Los trajes h?medos pueden ser cortos o largos y en funci?n del n?mero de piezas: trajes monopieza o de dos piezas (pantal?n y chaqueta).
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El traje puede estar complementado por un par de guantes. Sin embargo, muchos pa?ses proh?ben su uso, ya que los guantes facilitan el contacto con la fauna, flora y rocas existentes en el fondo, y, por lo tanto, su depredaci?n.
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Escarpines (o chapines o "botines") \r\n
Son unas "botas" de neopreno que protegen los pies del fr?o y del roce de las aletas. Los trajes de buceo secos suelen incluir sus propios escarpines unidos al traje para mayor estanqueidad.
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Aletas \r\n
Son dos palas que se prolongan desde los pies. Permiten avanzar a mayor velocidad bajo el agua y generalmente son de caucho u otros materiales s?nteticos que les confieren rigidez transversal y flexibilidad longitudinal. Hay diferentes diseños y durezas de la pala que favorecen la velocidad (apnea) o la potencia (SCUBA) del aleteo bajo el agua.
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En funci?n del tipo de sujeci?n al pie las aletas pueden ser abiertas o ajustables, que sujetan el pie con una cinta de goma a la altura del tend?n de aquiles y que permiten un ajuste variable; o cerradas o calzantes, como un zapato de goma y sin posibilidad de ajuste variable. Las aletas abiertas permiten el uso de escarpines voluminosos y con suelas muy robustas, los escarpines a usar con aletas cerradas se parecen m?s a calcetines que a un cl?sico zapato.y tiene basicamente dos funciones, evita que los pies se enfr?en y segundo que la fricci?n que tienen los pies con las aletas causen llagas
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Cintur?n de lastre \r\n
Es el cintur?n donde se sujeta el lastre. ?ste es usado para facilitar la inmersi?n y compensar la flotabilidad positiva. En apnea permite vencer r?pidamente el empuje positivo de la caja tor?xica llena de aire (que disminuye a medida que aumenta la profundidad). En apnea el peso del lastre no debe sumergir al buzo en reposo y la flotabilidad del mismo debe ser apenas negativa despu?s de una expiraci?n forzada. En SCUBA la flotabilidad es producto del empuje negativo del lastre y del empuje positivo del chaleco y el peso del lastre necesario depender? principalmente del peso del buceador y del grosor del traje de buceo. El sistema de cierre debe ser firme y seguro, pero de f?cil liberaci?n en caso de emergencia.
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En algunos casos, y con la evoluci?n de los equipos de buceo, el cintur?n de lastre es sustituido por el "Lastre Integrado" en el Jacket, lo que facilita y hace m?s comoda la inmersi?n.
Equipo aut?nomo SCUBA o Equipo Pesado\r\n
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Regulador
Primera etapa (que se acopla al tanque o botella), con manguera de alta presi?n (man?metro) y tres de "baja" (presi?n intermedia) una al BCD, y dos a las segundas etapas y boquillas (principal y secundaria -u octopus-)
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Adem?s del equipo b?sico o ligero, el equipo aut?nomo para el buceo SCUBA con aire integra los siguientes componentes:
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Botella de aire comprimido
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La botella es el recipientes de acero o aluminio que contienen el aire comprimido, y presenta una sola abertura donde se fija una grifer?a de control y acople. La grifer?a consiste en una v?lvula (tipo J o K), un grifo que controla la apertura o cierre de la botella y una o varias salidas de acople al regulador (tipo INT o estribo —una palomilla sujeta el regulador a la botella, donde hay una junta t?rica para mentener la estanqueida— y tipo DIN —que sujeta el regulador a la botella mediante una rosca, soporta mayores presiones).
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Hay varios tipos de botellas en funci?n de su capacidad (de 5 a 18 litros) y de la presi?n de trabajo que soportan (230 bares o 300 bares).
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Chaleco hidrost?tico, Jacket o BCD
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Como su nombre indica es un chaleco, fusionado al arn?s que soporta la botella a la espalda. Posee una c?mara de aire que confiere flotabilidad positiva al buzo en superficie y permite ajustar la flotabilidad a voluntad para compensar la p?rdida de empuje que se produce con la profundidad por efectos de la presi?n (al comprimirse el traje, la propia c?mara de aire del BCD y algunas cavidades corporales). Para ello el chaleco tiene una c?mara o vejiga que se une con una v?lvula de conexi?n al regulador y una boquilla que permiten inyectar aire directamente de la botella o soplando a trav?s de la boquilla y varias v?lvulas de purga que permiten liberar aire durante el ascenso en el que se produce el fen?meno inverso. Tiene, tambi?n, una v?lvula de sobrepresi?n que asegura que la vejiga no estalle en caso de sobrepresi?n por inadvertencia o durante el ascenso. El chaleco hidrost?tico es para el buzo lo que la vejiga natatoria para el pez.
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El chaleco incluye tambi?n bolsillos y anillas para portar objetos necesarios para el buceador, as? como las sujeciones necesarias para mantener dicho chaleco bien sujeto al buceador.
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Regulador
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Segunda etapa y boquilla del regulador
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Es el elemento que ajusta la presi?n del aire de la botella para que el buceador pueda respirarlo. Consta de dos sistemas de regulaci?n de la presi?n denominados etapas.
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La primera etapa recibe el aire directamente de la botella y mantiene un pequeño volumen de aire a una presi?n intermedia. La segunda etapa regula el flujo del aire desde la c?mara de presi?n intermedia a la boquilla del buzo. El aire bajo presi?n de la botella pasa as? de una c?mara de alta presi?n a una de presi?n intermedia y finalmente a una de presi?n ambiente. A la c?mara de alta se conecta el m?nometro que indica la presi?n del tanque, a la c?mara intermedia se conectan la(s) segunda(s) etapa(s) (boquilla principal y "octopus" o boquilla de emergencia) y la manguera de inflado de chaleco o traje seco.
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Dependiendo del sistema que utiliza, puede ser:
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\r\n- De pist?n simple, en el que un pist?n permite el paso del aire. Son los m?s sencillos (y baratos), pero de caracter?sticas peores. A profundidades elevadas, o con escaso aire en la botella, el aire que proporciona es menor.
\r\n- De membrana compensada, en el que una membrana permite el paso del aire, pero a?sla al regulador de la entrada del agua. Permite un flujo de aire al buceador que no varia con la profundidad.
\r\n- De pist?n compensado (o sobrecompensado), de gama alta, permite un flujo de aire que no varia con la profundidad, pero no a?sla al regulador del agua.
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\r\nReloj, profundimetro y tablas de buceo con aire (u ordenador de buceo con aire)\r\n
Para el buceo con botella es indispensable controlar el tiempo de fondo y la profundidad. Estos dos datos tabulados en una tabla de buceo le permiten al buzo mantenerse en los l?mites de seguridad.
Ordenador:
Los ordenadores de buceo aumentan notablemente la comodidad y seguridad en las actividades subacuaticas, que integran directamente y en tiempo real el perfil de inmersi?n, profundidad, tiempos de parada, de descompresi?n, .... y alertan al buzo en caso de acercarse a los l?mites de seguridad.
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Equipo accesorio \r\n
Cuchillo
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\r\n- Cuchillo: por ley es necesario para bucear en muchos pa?ses. Permite cortar cabos o redes que pudieran molestar al buceador.
\r\n- Linterna o foco: en las inmersiones diurnas ayudan a ver cuevas en las rocas o zonas con poca luz. En las inmersiones nocturnas, evidentemente, son imprescindibles. Las linternas suelen ser de menor potencia y a pilas, mientras que los focos suelen ser de mayor potencia y con bater?a recargable.
\r\n- Carrete: contiene un cabo de gran longitud que permite al buceador orientarse al seguirlo.
\r\n- Br?jula o Comp?s: muy ?til para orientarse bajo el agua.
\r\n- Cyalume o luz qu?mica: se atan a la botella o al BCD durante inmersiones nocturnas.
\r\n- Pizarra subacu?tica: permite la comunicaci?n escrita o gr?fica bajo el agua.
\r\n- Sonajero, maraca o bocina: permiten avisar mediante señales ac?sticas a un buceador pr?ximo.
\r\n- Boya inflable: se puede inflar con el aire comprimido de la botella, sirve para marcar una posici?n, o como ayuda para sacar objetos pesados del agua.
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Fundamentos del buceo
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Como cualquier masa, el cuerpo de un buceador se ve sujeto a los diversos efectos f?sicos de la inmersi?n; estos conllevan a su vez una serie de efectos y respuestas fisiol?gicas importantes a considerar, pues son ellas que dictan los l?mites de seguridad.
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Fundamentos f?sicos
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Los tres pilares de la f?sica del buceo son el principio de Arqu?medes, la presi?n y las leyes de los gases. El primero explica el fen?meno de flotabilidad, el segundo la variaci?n de la presi?n con la profundidad y el ?ltimo el comportamiento de los gases al variar la presi?n (el volumen y la temperatura).
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Arqu?medes \r\n
El principio de Arqu?medes se aplica al buzo como un todo. El cuerpo del buzo (y su equipo) presentan una masa total y desplazan un volumen de agua equivalente al volumen del cuerpo sumergido. El buzo est? sometido entonces a un par de fuerzas opuestas: por un lado el efecto de la gravedad sobre su masa (el peso del buzo y su equipo), por otro lado la fuerza de flotaci?n ejercida por el agua, equivalente a la masa de agua del volumen desplazado por el buzo.
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Cuando la masa del buzo es mayor que la masa del volumen de agua desplazada su flotabilidad es negativa, el buzo tiende al fondo. Cuando la masa del buzo es menor que la masa equivalente a su volumen su flotabilidad es positiva, el buzo tiende a la superficie. La situaci?n en la que las fuerzas son equivalentes, la masa del buzo es igual a la masa del agua que desplaza, la flotabilidad se considera neutra; la fuerza ascendente se anula con la fuerza descendente.
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El principio de Arqu?medes no tiene mayor incidencia sobre la fisiolog?a del buceo. Su aplicaci?n es lo que permite al buzo aut?nomo mantener una flotabilidad neutra y es uno de los aliados m?s importantes del buzo en apnea. Este ?ltimo aprovecha el cambio en su densidad corporal total en inmersi?n y de la posici?n relativa (con respecto a su centro de gravedad - centro m?sico) de los pulmones. En superficie el apne?sta presenta una flotabilidad positiva, que es vencida f?cilmente en una buena maniobra de inmersi?n (cabeza primero) y que es vencida r?pidamente al comprimirse el aire de sus pulmones con la profundidad (ver ley de Boyle-Mariotte). A partir de determinada profundidad su flotabilidad se vuelve negativa y le permite realizar un decenso sin esfuerzo. La situaci?n de los pulmones por debajo del centro m?sico del buzo durante el descenso tiene por efecto un acercamiento de la profundidad de flotabilidad neutra a la superficie. Durante el ascenso, con la cabeza hacia arriba, los pulmones est?n por encima del centro m?sico del buzo y la profundidad de flotabilidad neutra se desplaza hacia el fondo. As? el esfuerzo activo de ascenso se ve reducido y la fase pasiva (de flotabilidad positiva) es alcanzada m?s lejos de la superficie.
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Presi?n \r\n
Es la fuerza que ejerce un fluido sobre un cuerpo sumergido. Se ejerce de manera homog?nea en todos los sentidos a una profundidad dada y los vectores de fuerza ser?n siempre perpendiculares a la superficie del cuerpo que se ve sometido a ella. La presi?n absoluta a la que se ve sometido un cuerpo en inmersi?n es la suma de la presi?n atmosf?rica (el peso de la columna de aire) y la presi?n hidrost?tica (el peso de la columna de agua). As?, el efecto de presi?n es menor en altitud que a nivel del mar y debido a que el agua salada es m?s densa que el agua dulce: a igual profundidad, un buzo en un lago est? sometido a menor presi?n que un buzo en el mar.
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La presi?n atmosf?rica normal a nivel del mar es de 1 atm?sfera. La presi?n ejercida por una columna de 10 m. de agua de mar equivale m?s o menos 1 atm?sfera de presi?n. Un bar equivale a aproximadamente a 1 atm?sfera (1 atm?sfera=1,103 bares). Luego, para c?lculos r?pidos y sencillos, asumimos que por cada 10 metros de profundidad, la presi?n aumenta 1 atm?sfera ? 1 bar. De este modo, podemos decir con suficiente precisi?n, que la presi?n ejercida sobre un cuerpo a 10 m. bajo la superficie del mar es de 2 bar (1 bar = P. atmosf?rica + 1 bar P. hidrost?tica).
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Finalmente, el principio de Pascal determina que la presi?n ejercida sobre un cuerpo o fluido se transmite uniformemente a todo el fluido. Esto determina que la presi?n absoluta debida a la inmersi?n se transmite autom?ticamente a cada uno de los tejidos y cavidades del buzo.
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Leyes de los gases
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El cuerpo humano no es en definitiva una masa uniforme. Si bien nuestros tejidos est?n conformados mayoritariamente por agua (los l?quidos idealmente son incompresibles); la presencia de cavidades y el comportamiento f?sico particular de los fluidos en fase gaseosa (aire) determinan de lejos los l?mites a que el cuerpo humano puede soportar.
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Ley general de los gases\r\n
La ley general de los gases explica el comportamiento de estos con relaci?n a las variables de presi?n, temperatura y volumen. As?, en una masa constante de un gas la relaci?n entre estas variables se ve definida por la siguiente igualdad:
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P1V1 =
P2V2 T1 T2
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Donde P es presi?n, V es volumen y T es temperatura; en dos situaciones distintas (1 y 2).
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Lo que explica esta ley es que un cambio en magnitud de cualquiera de las variables de un gas de un estado inicial (1), acarrear? irrevocablemente al ajuste de las variables complementarias en su estado final (2) para respetar la igualdad.
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Si la temperatura se mantiene constante (T1=T2), es posible retirarla de la ecuaci?n pues su efecto sobre el equilibrio de la misma es nulo. El equilibrio se mantiene pues, ?nicamente por las variaciones en la relaci?n entre presi?n y volumen.
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Ley de Boyle - Mariotte \r\n
Expresa el equilibrio de un gas a temperatura constante. Durante la inmersi?n la variaci?n de temperatura del aire es m?nima y por lo tanto la ley de Boyle es especialmente pr?ctica para entender la relaci?n entre presi?n y volumen. B?sicamente, esta se ve enunciada en la siguiente igualdad:
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P1V1 = P2V2
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La presi?n es inversamente proporcional al volumen de un gas: al aumentar la presi?n sobre una masa de gas, el volumen de este disminuye proporcionalmente.
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As?, una masa constante de aire que en superficie (1 bar) ocupa un litro, ver? su volumen reducido a la mitad ( L) al someterse a una presi?n de 2 bar (-10 m), a un tercio ( L) a 3 bar (-20 m) y as? sucesivamente.
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De igual manera, un litro de aire a 3 bar (-20m), doblar? su volumen a 2 bar (2 L a -10 m) y lo triplicar? a 1 bar (3 L en superficie).
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Ley de Dalton \r\n
El aire no es un gas puro, sino una mezcla de gases. La ley de Dalton explica que la presi?n total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que ejercer?an cada uno de los gases componentes ocupando a ellos solos el volumen total.
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Esta ley tambi?n se conoce como la ley de las presiones parciales, pues implica que la presi?n parcial de un gas en una mezcla de gases sometida a una presi?n X, es directamente proporcional a la proporci?n en que ese gas est? presente en la mezcla.
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Esto quiere decir, que si en una mezcla de gases un ingrediente representa el 20% del volumen de la mezcla a una presi?n P, el ingrediente que nos interesa presenta una presi?n parcial de 0,2 P.
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El aire normal la composici?n es, aproximadamente, de un 20% Ox?geno y 79% (~80%) Nitr?geno (realmente hay casi un 2% de otros gases). La presi?n parcial de cada uno de sus componentes ser?:
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\r\n\r\n\r\nPresi?n parcial de los componentes del Aire
| \r\n
\r\n\r\nPresi?n Total
| \r\nPresi?n parcial O2
| \r\nPresi?n parcial N2
| \r\nProfundidad equivalente
| \r\n
\r\n\r\n1 bar
| \r\n0,2 bar
| \r\n0,8 bar
| \r\nSuperficie = Presi?n atmosf?rica
| \r\n
\r\n\r\n2 bar
| \r\n0,4 bar
| \r\n1,6 bar
| \r\n-10 m = 1 bar P. hidrost?tica + 1 bar P. atmosf?rica
| \r\n
\r\n\r\n3 bar
| \r\n0,6 bar
| \r\n2,4 bar
| \r\n-20m = 2 bar P. hidrost?tica + 1 bar P. atmosf?rica
| \r\n
\r\n\r\n4 bar
| \r\n0,8 bar
| \r\n3,2 bar
| \r\n-30m = 3 bar P.hidrost?tica + 1 bar P. atmosf?rica
| \r\n
\r\n\r\n...
| \r\n...
| \r\n...
| \r\n...
| \r\n
\r\n\r\nPbar
| \r\n0,2 Pbar
| \r\n0,8 Pbar
| \r\n(P-1)*-10 m = (P-1)bar P. hidrost?tica + 1 bar P. atmosf?rica
| \r\n
\r\n\r\n
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Ley de Henry de disoluci?n de los gases \r\n
Cuando un gas entra en contacto con un l?quido, las mol?culas de gas (debido a su energ?a termodin?mica - presi?n y temperatura), van a penetrar la interface gas-l?quido y difundirse en su interior. A este fen?meno se le conoce con el nombre de disoluci?n de los gases.
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\r\n
Cuando un gas se encuentra disuelto en fase l?quida se habla de tensi?n (T) de un gas, a diferencia de la presi?n parcial (p) de un gas que hace referencia a gases en una mezcla de fase gaseosa.
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\r\n
La ley de Henry explica que a una temperatura dada y en condici?n de saturaci?n, la cantidad de gas disuelto en un l?quido, es directamente proporcional a la presi?n ejercida por el gas sobre la superficie del l?quido.
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\r\n
El concepto de saturaci?n enunciado en la ley de Henry se refiere al equilibrio que existe entre la presi?n del gas (en la fase gaseosa) y la tensi?n del mismo (en la fase l?quida). Se habla de condici?n de subsaturaci?n cuando la presi?n es superior a la tensi?n, de saturaci?n cuando la presi?n y la tensi?n son equivalentes, y de sobresaturaci?n cuando la presi?n es menor que la tensi?n del gas disuelto. Un l?quido en condici?n de subsaturaci?n disolver? el gas de la fase gaseosa hasta encontrar el equilibrio (saturaci?n). Un l?quido en sobresaturaci?n va a eliminar gas disuelto para encontrar el equilibro (saturaci?n).
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Ley de difusi?n de Graham \r\n
El fen?meno de difusi?n entre dos gases, es decir, la velocidad a la que se mezclan es explicado por esta ley. B?sicamente enuncia que la velocidad de difusi?n de dos gases, a condiciones iguales de temperatura y presi?n, es inversamente proporcional a la ra?z de sus masas molares.
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Dicho en otros t?rminos, a igual temperatura y presi?n, la velocidad de difusi?n de un gas de mol?culas "ligeras" se difunde m?s r?pido que uno de mol?culas "pesadas".
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Los dos principales gases en el aire, el nitr?geno (N) y el ox?geno (O) se encuentran en se encuentran en las formas moleculares N2 y O2. La masa molar del nitr?geno es de 28, mientras que la del ox?geno es de 32. Por lo tanto la velocidad de difusi?n del nitr?geno es mayor que la del ox?geno.
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Ley de difusi?n de Fick
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Describe la tasa de transferencia de un gas a trav?s de una membrana (o capa de tejido). ?sta es proporcional a superficie expuesta as? como a la diferencia entre las presiones de sus dos fases e inversamente proporcional al espesor de la membrana/tejido. Adem?s la velocidad de difusi?n es proporcional a la constante de difusi?n (particular al tipo de tejido y de gas que interviene).
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Fundamentos fisiol?gicos y riesgos \r\n
Las anteriores reglas f?sicas tienen una influencia certera en el cuerpo de un buzo en inmersi?n y conllevan una serie de efectos mec?nicos y bioqu?micos a considerar.
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El modelo f?sico del cuerpo humano
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El cuerpo humano est? compuesto de materia en sus tres fases b?sicas (s?lida, l?quida y gaseosa). La ?nica estructura r?gida la constituye el sistema esquel?tico, el cual tiene la funci?n mec?nica de soportar los dem?s ?rganos y tejidos (principalmente los m?sculos y con la ayuda de estos las v?sceras). Los componentes del cuerpo unidos directamente al esqueleto (como la mayor?a de los m?sculos) conservan su posici?n relativa, los componentes "libres" o poco asociados al esqueleto (como las v?sceras abdominales) mantienen su posici?n por equilibrio de fuerzas. Luego est? el sistema respiratorio, consta de sacos y conductos propios representa los ?rganos y tejidos con fase gaseosa por exelencia. El tejido sangu?neo representa la fase l?quida m?s importante del cuerpo. Finalmente todos los dem?s tejidos (m?sculos y visceras) tienen la consistencia propia de la carne: en mayor o menor medida firmes y deformables.
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\r\n
Esto, ligado a la arquitectura anat?mica, permiten definir tres "compartimentos" b?sicos a tener en cuenta:
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\r\n- Cajas r?gidas determinadas por el sistema esquel?tico: la caja craneana (importante por contener cavidades en fase gaseosa -senos nasales, frontales y parafrontales; y parcialmente los conductos auditivos-) y la caja tor?cica (que contiene los pulmones y el coraz?n).
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\r\n- Las v?sceras abdominales: separadas de la caja tor?cica por el diafragma, pero con tejidos muy el?sticos y deformables.
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\r\n- La masa sangu?nea: en fase l?quida, irrigando todo el cuerpo a trav?s de vasos, pero con vol?menes considerables en el coraz?n y en los ?rganos muy vascularizados (pulmones y sistema nervioso).
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Los reflejos de inmersi?n en el hombre \r\n
Adem?s de considerar al cuerpo del buzo como un conglomerado de materiales, cada uno con sus propiedades f?sicas, es necesario explicar algunos mecanismos fisiol?gicos reflejos que se desencadenan en inmersi?n.
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El hombre es un animal esencialmente terrestre y por tanto su fisiolog?a esta completamente adaptada a este tipo de vida. Como sus coterraneos animales, la fisiolog?a humana ha heredado una serie de mecanismos de respuesta fisiol?gica y sist?mica (no voluntaria) a la situaci?n de inmersi?n. Estas respuestas se denominan "reflejos de inmersi?n" y consisten en:
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\r\n- Disminuci?n del ritmo cardiaco: desencadenado por el aumento en la presi?n arterial.
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\r\n- Hipervolemia (aumento del volumen de plasma sangu?neo), que es contrarrestado por un aumento en la diuresis (secreci?n de orina).
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Efectos de la presi?nCambios volum?tricos por efecto de la presi?n \r\n
A medida que un buzo desciende, el volumen de aire disminuye debido a la presi?n. Los compartimentos en "caja" deben ser suficientemente el?sticos para permitir la compresi?n del volumen o deben ser compensados activamente por el buzo. Los senos nasales, paranasales y frontales, as? como los canales auditivos (trompas de Eustaquio) deben compensarse mediante la maniobra de Valsalva o con un breve ejercicio de expiraci?n forzada cerrando nariz y boca. La caja tor?cica (alojando los pulmones) limita en la parte inferior con el diafragma y la masa abdominal; en apnea el volumen perdido por el aire contenido en los pulmones es equilibrado por la dilataci?n de los vasos sangu?neos en los alveolos y el desplazamiento hacia arriba de la masa abdominal (y el diafragma). El buzo SCUBA, al tener una fuente de aire aut?noma y equilibrada a la presi?n ambiente reemplaza el volumen pulmonar con un mayor aporte de aire a medida que respira en el descenso; pero debe tener especial cuidado durante el ascenso.
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Los accidentes ligados a este efecto son barotraumatismos mec?nicos. Los principales son las hemorragias en los senos faciales, la rotura de t?mpano. Menos frecuentes y m?s graves, los barotraumatismos pulmonares: por sobrepresi?n (en SCUBA) los pulmones llegan al l?mite de dilataci?n y los alveolos se rompen generando un neumot?rax (el aire escapa a la cavidad toraxica), un enfisema mediasteno (el aire escapa a la cavidad del coraz?n y puede llegar siguiendo la pared de la traquea al cuello) o una embolia (cuando el aire escapa por las venas y arterias); y por subpresi?n (en apnea) los pulmones llegan a su l?mite de compresi?n y se contin?a el descenso, la presi?n interna ser? menor que la presi?n sangu?nea, los vasos alveolares se rompen e inundan los pulmones de sangre, se generar? un edema pulmonar agudo.
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Factores de disoluci?n y difusi?n \r\n
En superficie, a nivel del mar (1 bar), las presiones parciales de N2 y de O2 ser?n respectivamente de 0,8 bar y 0,2 bar. Normalmente los tejidos del cuerpo est?n en saturaci?n para el N2 (es decir que la tensi?n del N2 en los tejidos es de 0,8 bar). Pero no sucede igual con el ox?geno. El O2 respirado es transportado internamente por la hemoglobina presente en la sangre, aunque una parte importante circula bajo forma disuelta. Adem?s el ox?geno es consumido en el metabolismo celular, que a cambio produce di?xido de carbono (CO2) que es transportado por v?a venosa (por la hemoglobina y bajo forma disuelta) hacia los pulmones.
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Durante la inmersi?n aumenta considerablemente la presi?n parcial de nitrogeno, generando un desequilibrio entre la presi?n parcial y la tensi?n tisular. Siguiendo las leyes de disoluci?n y difusi?n de los gases, los tejidos se encontraran en fase de subsaturaci?n y empezar?n a absorber N2 para equilibrarse nuevamente. Pero esta saturaci?n ocurre en un gradiente y a ritmos diferentes seg?n el tejido. La sangre y los tejidos nerviosos se saturan r?pidamente, mientras que los huesos y los tendones son los que m?s tardan. El proceso inverso se produce en el ascenso, al remontar a la superficie los tejidos de un buzo est?n es sobresaturaci?n de N2 y tender?n a liberarlo a tasas equivalentes de desaturaci?n.
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Si la presi?n circundante es muy inferior a la tensi?n de N2 de un tejido, el gas disuelto (es decir en forma l?quida) no podr? ser evacuado del tejido por difusi?n. Lo que sucede entonces es que el N² volver? nuevamente a su fase gaseosa dentro del tejido. Es decir que se forman burbujas dentro de los tejidos que normalmente no deben presentar fase gaseosa.
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En un ascenso es normal que se formen algunas microburbujas de N2 y de CO2 que son eliminadas progresivamente por v?a pulmonar. Pero si el ascenso se hace demasiado r?pido o sin respetar las paradas de descompresi?n, la cantidad y la talla de microburbujas puede ser m?s importante. Estas tender?n entonces a formar macroburbujas y una forma muy especifica de barotraumatismo del buceo aut?nomo. Este tipo de barotraumatismo se le conoce con el nombre de accidente de descompresi?n y es pr?cticamente imposible provocarlo en apnea porque los tiempos de inmersi?n no son m?s prolongados que algunos minutos y est?n intercalados por pausas en superficie.
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El accidente de descompresi?n es, pues, provocado por una situaci?n de sobresaturaci?n tisular por encima de un nivel cr?tico. La presencia de burbujas en el tejido sangu?neo puede provoca trombos (trombosis), embolias e incluso la necrosis de los tejidos. Los efectos pueden ser inmediatos o progresivos.
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Efectos bioqu?micosEquilibrio sangu?neo O2/CO2 \r\n
Normalmente el O2, por ser el gas consumido para el metabolismo celular, presenta tensiones sangu?neas menores a las presiones parciales alveolares, en cambio el CO2, como producto de desecho, presenta tensiones sangu?neas mayores que las presiones parciales alveolares. Esto crea un gradiente de presiones en las interfases alveolo-sangre, que permiten el intercambio gaseoso. El cuerpo posee un mecanismo fisiol?gico que nos alerta cuando se ve sometido o se acerca a una situaci?n de anoxia. Esta alarma fisiol?gica es la que produce la sensaci?n de asfixia. El aumento de la tensi?n del CO2 en el flujo sangu?neo acarrea una ligera acidificaci?n del pH sangu?neo debido a su transformaci?n en ?cido carb?nico, este cambio es detectado por un par de receptores nerviosos en la arteria car?tida y desencadenan el reflejo de asfixia. Luego no son las tensiones de los gases las que son directamente "reguladas" por el organismo, sino el pH del plasma sangu?neo, como indicador indirecto de estas tensiones. Es decir que nuestro mecanismo de alerta del riesgo de hipoxia depende invariablemente del cambio del pH sangu?neo debido al aumento de la tensi?n del CO2.
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Cuando se incurre en una hiperventilaci?n (aumento voluntario o involuntario de la frecuencia respiratoria), las presiones parciales alveolares de los gases y de las tensiones sangu?neas tienden a igualarse: aumenta la tensi?n sangu?nea del O2 y disminuye la de CO2. El pH sangu?neo tiende a alcalinizarse y por lo tanto se retarda el reflejo de asfixia. Los buzos en apnea recurren con frecuencia a una corta hiperventilaci?n en superficie, antes de la inmeri?n. Esto con el fin de oxigenar al m?ximo los tejidos y el aire contenido en los pulmones, pero tambi?n para retrasar la sensaci?n de asfixia y maximizar as? el tiempo de comfort durante la inmersi?n. La otra cara de la moneda es el riesgo de provocar una accidente sincopal.
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El s?ncope es la p?rdida de conocimiento o desmayo breve, debido a una insuficiencia de aporte de ox?geno hacia el cerebro (Tensi?n O2 < 0,17 bar ). B?sicamente es el efecto de la hipoxia. Tras una hiperventilaci?n importante, los s?ntomas pre-sincopales (sensaci?n de asfixia, vertigos y mareos) no aparecen y el s?ncope aparece instant?neamente y sin advertencia (y para un buzo solo que no es asistido inmediatamente, las consecuencias son mortales).
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Toxicidad de los gases \r\n
\r\n- Hipercapnia: Aumento anormal de la tensi?n de CO2 en la sangre (Tensi?n CO2 > 40mbar), revelando los efectos t?xicos de este gas. Puede sobrevenir en el buceo SCUBA, los buzos inexpertos tratan de disminuir su frecuencia respiratoria en un af?n de "ahorrar" aire de la botella y en buzos profesionales, debido a un ejercicio intenso durante la inmersi?n. Los s?ntomas son un malestar, angustia y ansiedad del buzo, sensaci?n de asfixia y respiraci?n superficial; los cuales si no son controlados por el buzo, amplifican y agravan la hipercapnia llegando al s?ncope y la muerte por ahogamiento; adem?s el buzo presa del p?nico pueden sufrir barotraumatismos o accidentes de descompresi?n por un ascenso fuera de regla.
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\r\n- Hiperoxia: A partir de tensiones tisulares superiores a los 0,5 bar, el ox?geno empieza a tomar un car?cter t?xico que se consolida completamente cuando su tensi?n tisular alcanza 1,7 bar. Bajo esas presiones parciales el O2 se disocia en radicales libres (per?xido de hidr?geno H2O2 y radicales hidr?xilo ·OH) que inhiben la funci?n celular a nivel de la membrana. Este efecto sobre la membrana celular afecta especialmente el sistema nervioso (la membrana celular de las neuronas y su delicado equilibrio de electrolitos y sustancias mensajeras son la clave de la transmisi?n de los impulsos nerviosos). Por lo tanto, aunque todos los tejidos se ven afectados por igual, su efecto neurot?xico es el que reviste mayor gravedad. El sistema nervioso regula y controla la mayor?a de las funciones vitales. La intoxicaci?n por ox?geno produce convulsiones, p?rdida de conocimiento y puede llevar al consiguiente ahogamiento del buzo. El riesgo de hiperoxia dicta los l?mites de seguridad del buceo aut?nomo con aire (-30 m profundidad m?xima permitida, -20 m profundidad m?xima recomendada). Estas profundidades son los l?mites te?ricos, pero en realidad los efectos t?xicos del ox?geno pueden encontrarse m?s abajo, pues su consumo por los tejidos disminuyen considerablemente su tensi?n.
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\r\n- Narcosis de nitr?geno: Aunque el nitr?geno y otros gases inertes son qu?micamente estables, bajo concentraciones elevadas (l?ase presiones parciales y tensiones tisulares) producen efectos reversibles sobre el sistema nervioso. Estos efectos son en general similares a los debidos a la intoxicaci?n por alcohol o a las sustancias narc?ticas y es por esto que reciben el nombre de "narcosis". Cuando la tensi?n tisular del N2 >= 4bar, los efectos empiezan a manifestarse; pero es muy variable de un individuo a otro. Son los buzos aut?nomos con aire los expuestos a este tipo de efecto, pudi?ndose dar casos muy por encima de los -30 m, dependiendo del estado general del buzo. Los s?ntomas t?picos son la euforia, despreocupaci?n, desorientaci?n, alteraci?n de la capacidad de raciocinio y de concentraci?n, p?rdida de memoria y desorientaci?n. La p?rdida de la capacidad de juicio y de orientaci?n, t?pica de este fen?meno, puede hacer incurrir al buzo en otros accidentes y eventualmente incluso al ahogamiento.
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Texto:
Wikipedia