Presión atmosférica y variación de oxígeno en altura

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Se suele decir que, a medida que ganamos altura en montaña, la concentración de oxígeno en el aire disminuye, y de ahí que empecemos a sentir los temidos efectos del mal de altura: cansancio extremo, mareos, dolor de cabeza, taquicardia, náuseas, e incluso edema pulmonar en los casos más graves. Sin embargo, este dato no es del todo correcto, y es importante aclararlo.

En los primeros 100 kilómetros de atmósfera, la concentración de oxígeno que hay en el aire se mantiene estable, esto es, un 21% de oxígeno, junto a un 78% de nitrógeno y un 1% de otros gases. Como podéis deducir, estos 100 kilómetros superan con creces los casi 9 kilómetros de altura del Everest. Entonces, ¿dónde está la confusión? 

La composición del aire contiene un 21% de oxígeno en los 100 primeros kilómetros de la atmósfera (imagen extraída de biopedia.com)

Como acabamos de señalar, en altura no disminuye la concentración de oxígeno en el aire, pues esta se mantienre de manera estable hasta los 100 kilómetros aproximadamente. Lo que disminuye es la presión atmosférica y, en consecuencia, la presión de todos los gases (nitrógeno, oxígeno, etc.). La presión atmosférica es la presión que ejerce sobre nuestras cabezas la columna de aire que tenemos en el planeta, y esta disminuye conforme ganamos altura: a mayor altura, menor número de partículas de aire (menor peso de la columna de aire), por lo que la presión es menor.

Relación entre altura y presión atmosférica (imagen de Cruithne9, via Wikimedia Commons)

En la gráfica anterior puede verse la relación entre altura medida en metros (eje X, horizontal) y presión atmosférica medida en kilopascales kPa (eje Y, vertical). Por tanto, mientras que a nivel del mar la presión atmosférica es de 100 kPa, a 8848 metros (Everest) se reduce a 34 kPa. Esto significa que en la cima del Everest la cantidad de moléculas que tiene el aire (oxígeno incluído) es de un 34% en comparación con el 100% a nivel del mar.

Aclaremos esto último. Si llenamos una caja de zapatos con aire en la playa, ésta contendrá un 21% de oxígeno (tal y como señalamos al comienzo del artículo), con una presión atmosférica máxima, esto es, un 100% de moléculas de aire (oxígeno incluído) en dicha caja. Sin embargo, si llenamos la misma caja de zapatos con aire en la cima del Everest, esta seguirá teniendo la misma concentración de un 21% de oxígeno frente a otros gases, pero de manera relativa o parcial, dado que la cantidad de moléculas de aire (oxígeno incluído) se reducirá a un 34% respecto al nivel del mar por la menor presión atmosférica. Esto se traduce en una presión parcial de oxígeno (pO2) de 7,1 kPa (el resultado de disminuir un 34% la concentración de un 21% de oxígeno en el aire) en el Everest (véase gráfica de más abajo). Es decir, al disminuir la presión en altura, las moléculas del aire se separan y se escapan de la caja de zapatos, teniendo para el mismo volumen, una menor cantidad de moléculas. 

Por tanto, en la cima del Everest respiramos la misma concentración de aire que en la playa, pero la cantidad de moléculas de oxígeno es menor por la reducción de la presión atmosférica. En consecuencia, aunque en los pulmones penetra el mismo volumen de aire que a nivel del mar, al reducirse la presión parcial del aire, la saturación de oxígeno en sangre decrementa, por lo que el suministro de oxígeno a los tejidos se ve comprometido y comienzan los temidos síntomas del mal de altura.

Relación entre altura y presión atmosférica (kPa) (imagen extraída de www.saddlespace.org)

Resumiendo: cuando subimos una montaña, no se reduce la concentración de oxígeno en el aire, sino la cantidad de moléculas de aire, incluyendo el oxígeno: la proporción de oxígeno frente a otros gases se mantiene constante en un 21%. El oxígeno solo empezará a disminuir cuando nos situemos por encima de los 100 kilómetros.

Por último, la presion atmosférica no solo se mide en kilopascales, tal y como aparece en las dos gráficas, sino también en milímetros de mercurio (mm Hg) y en bares (bar). En este sentido, mientras que a nivel del mar la presión atmosférica es de 760 mm Hg o 1013 bares, a los 1000 metros ya solamente es de 674 mm Hg o 898 bares, y a los 9000 de 231 mm Hg o 238 bares. Podéis ver la relación entre estas medidas en la siguiente tabla:

Altitud (m)

bares

mm Hg

0

1013

760

500

954

716

1000

898

674

1500

845

634

2000

795

596

2500

746

560

3000

701

525

3500

657

493

4000

616

462

4500

577

433

5000

540

405

5500

505

379

6000

472

354

6500

440

330

7000

411

308

7500

382

287

8000

356

267

8500

331

248

9000

308

231

9500

285

214

10000

264

198

 

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1 Comentarios

  • 2 semanas 1 día

    Buenas tardes, como todos los artículos de Arista Sur, muy interesante este artículo también.
    Saludos
    Patxo