La altura y el oxígeno

Demotivational oxigen

Este post lo escribo principalmente para los amigos andinistas. Como todos saben, a medida que vamos más arriba en nuestros objetivos cumbreros, la cantidad de oxígeno disminuye. Debido a este fenómeno, se han creado un montón de mitos acerca de la cantidad de oxígeno y de cómo varía. Este post va a intentar desmitificar algunos de esos mitos y va a aportar información salpicada de diferentes temas relacionado a la montaña y el oxígeno que espero les sea de interés.

Mito sobre la variación del oxígeno

El oxígeno compone el 20% del aire atmosférico, siendo el restante 78% nitrógeno (no hablo sobre el 2% de otros elementos, detalles aquí). Lo primero que tenemos que saber, es que la composición de oxígeno en la atmósfera se mantiene estable durante los primeros 100km de atmósfera. Cuando se habla de disminución del oxígeno con la altura, se refiere a que disminuye la presión atmosférica y con ello, de todos los gases.

Para hacerlo más claro vamos a un ejemplo. a nivel del mar tengo la máxima presión atmosférica (PA). ¿Qué es la PA? Ni más ni menos que la presión que ejerce toda la columna de aire que tenemos en el planeta. Así como cuando nos sumergimos a dos metros de profundidad en una piscina sentimos la presión que ejerce el peso del agua que está encima de nosotros, de igual manera (aunque unas 13 veces menor), el aire ejerce presión. Ahora imaginémonos una caja de vidrio y llenémosla con aire. A mayor presión, tenemos mayor cantidad de moléculas en ese volumen. si disminuye la presión, esas moléculas se separan una de otras, escapándose de la caja y ahora tenemos para el mismo volúmen, una menor cantidad de moléculas. Este fenómeno es el que sucede en la montaña. Cuando estoy a 5000m de altura y respiro, ingreso el mismo volumen de aire a mis pulmones que cuando estoy a nivel del mar, pero la cantidad de moléculas de aire (O2 incluido) es menor porque hay menor presión.

Para que quede claro:

“Con la altura disminuye la cantidad de moléculas de aire por volumen de unidad, incluida el O2. El oxígeno sólo empieza a variar en su proporción cuando estamos a 100km sobre la corteza terrestre.”

Adicionalmente y como dato de color, no sé si sabían que cuando suben a un avión comercial, éste no se presuriza sino que se despresuriza. Debido a que vuelan tan alto (de 9km a 13km), la diferencia de presión entre el adentro y el afuera es tan grande que literalmente explotaría el avión. Por ello, debido a los materiales de construcción y un largo etcétera, los aviones antes de partir, despresurizan la cabina un poco (el equivalente a estar a 2000m de altitud) para que la diferencia de presiones sea menor. Si el avión parte desde, por ejemplo, La Paz (4000m), Cuzco (3600m) o Quito (2800m), lo que hace allí sí es una presurización, ya que se está a una altura mayor a la que se va a “simular” la cabina. Asique cada vez que se sienten raros en un avión ya saben por qué es.

Mitos sobre la “linealidad” de la variación de oxígeno

Todos hemos escuchado que a 5000m de altura, la cantidad de O2 que hay para respirar es un 50% de lo que hay a nivel del mar. Eso es (casi) correcto. Pero no quiere decir que podemos extrapolar y pensar que a 10000m de altura no va a haber más O2 para respirar, como he escuchado decir a muchos. ¿Cuánto va a haber realmente? un 31%. Esto es debido a que la variación de la presión atmosférica (y como vimos en el punto anterior, de la cantidad de O2) no es un fenómeno lineal. Veamos la ecuación (más de talles de ella aquí):

presión atmosferica

Y como seguramente los aburre, mejor veamos los resultados de Presión (y O2) vs. Altitud:

Oxígeno vs. Altura

Lo que hice fue tomar la ecuación y graficarla con un Excel cada 1000 metros de altura. En cada uno de los puntos pueden ver el nivel de porcentaje de O2 que hay por altura. Así, vemos que a 5000 metros hay un 55% del O2 que encontramos a nivel del mar; que a 8000m hay un 39% y así podemos seguir con los demás puntos.

Lo que también se puede apreciar es que en los primero 1000m disminuye un 10%, así con los segundo y terceros 1000m, pero si se van a alturas superiores, para experimentar esa disminución de 10% tienen que subir no mil sino 2000m (particularmente entre 7km (44%) y 9km (34%) de altura) y en otros casos 6000m (entre 14km (19%) y 20km (9%)). Eso es exactamente una variación NO lineal.

Cantidad de oxígeno vs. Humedad vs. Temperatura

La ecuación anteriormente descrita puede sufrir ligeras modificaciones. La densidad del aire varía según la humedad y también la temperatura. En un mismo lugar, a la noche se tiene más oxígeno que durante el día; esto es debido a que la temperatura del aire cae, éste se vuelve más denso lo que incluye que aumente la presión y por ende tengamos más O2 disponible para respirar. No son los únicos fenómenos; hay varios más asociados. Tampoco significa que modifiquen de gran forma los porcentajes anteriormente dados. La ecuación toma un gradiente térmico de 1ºC cada 153m de altura. Esto puede variar localmente y por ende modificar los parámetros en un +/-5%.

Para ver este último porcentaje cuantificado, si estamos a 5000 metros y con 55% de O2, el 5% de variación debido al gradiente térmico local se lo tenemos que aplicar al 55%, lo que quedaría entre 52.25% y 57.75% de O2.

Ya hablamos de la temperatura, ahora hablemos de la humedad. Es obvio que a mayor humedad, mayor densidad del aire y por ende mayor presión y mayor O2. Esto lo he vivido en carne propia en diferentes lugares. En los Andes centrales, donde la humedad es mínima, la altura se siente y muy fuerte. Inclusive uno lo ve en la vegetación, que sólo crecen hasta los 3500m (excepcionalmente he visto algunas a 3850m). En cambio, en otras zonas del mundo donde la humedad es mucho mayor, la altura no se siente tanto. He caminado por el valle del Everest y otras zonas de Nepal, donde el nivel de humedad es altísimo y por ello la altura se siente muchísimo menos. Recuerdo estar caminando arriba de los 5000m a gran velocidad sin ningún problema. Los 5000 de allí para mí equivalían a los 4000 de los Andes. Es por ello que algunos andinistas tiendan a decir que el Aconcagua es un “pequeño ochomil”. La expresión está totalmente errada. No se puede bajar 1000 metros (o subir 1000m al Aconcagua) debido a que hay menor humedad en la zona. A partir de los 6000m juegan otros parámetros y el contenido de humedad puede variar mucho de un momento a otro. Una cosa son los valles “bajos” donde los porcentajes de humedad son relativamente constantes y otra cosa es estar sobre un cerro donde uno está expuesto a vientos y cambios abruptos de todos los parámetros meteorológicos.

Como yo tengo un compañero de blog tan grosso que su trabajo incluye largar sondas estratosféricas, podemos ver un perfil de humedad vs altura tomado en el centro de Argentina para un día en particular:

Clementina 3 datos meteo 2.png

En él se ve un aumento considerable de la humedad entre 7000m y 10000m. Esto no siempre se mantiene allí; para ese día en particular la capa nubosa se formó entre esas altitudes. Si por ejemplo hoy las nubes están a 3000m, entonces vamos a ver que esos máximos de humedad se desplazan hacia “abajo”.

Volviendo al tema de como la humedad afecta el crecimiento, vean como en altitudes de más de 4000m aún se tiene bosque en Nepal, vean esta foto que saqué en el 2010:

Bosque a 4000m

Todo lo que están viendo en la foto está por encima de los 4000m holgadamente. Pueden ver diferentes tipos de pinos y que no están achaparrados sino con alturas “normales”. En esa zona, entre los 4000m y los 5000m empieza a escasear la vegetación hasta desaparecer. El pino más alto lo encontré a 5030m y la planta más alta que encontré fue algún tipo de arbusto rastrero a 5200m, esto es 1500m por encima de los Andes centrales.

Arriba de 7000m

Muchos miran y gráfico y dice “pero si a 7000m hay 44%, y a 8000m hay 39%, como puede afectar tanto el rendimiento a un andinista si sólo hay 5% menos de O2″. La duda es totalmente válida. A partir de los 6000m el poder de absorción de la hemoglobina es menor de lo que necesitan nuestros órganos, lo que lleva a un deterioro del cuerpo. Mientras vamos más arriba, más se deteriora el mismo, dado que la falta es cada vez mayor. Entonces cuando un andinista está caminando por sobre los 8000m, no sólo no tiene O2 suficiente para el cuerpo sino que seguramente durmió a 7000m-7500m, zona en la que también sufrió un deterioro. Eso lleva a que el cuerpo no se recupere ni pueda descansar en serio y cuando camina a alturas superiores es mucho más duro.

En Nepal tuve la oportunidad de hablar con un sherpa y me dijo que estar a 8000m o más sin O2 era el equivalente a correr un maratón un día, no dormir ni descansar, y salir a correr al otro día otra maratón. Lo que me quería decir era que el cuerpo sufre un arrastre de cansancio gigante y es eso lo que debilita tanto a esa altitud. Las condiciones son levemente más duras (5% menos de O2 entre 7000m y 8000m) pero el cuerpo viene mucho más cansado.

Esto era todo lo que les quería contar sobre el oxígeno y como varía con la altura y otros parámetros. Espero que les haya sido útil y cualquier duda, dejan un mensaje y les responderemos con gusto

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27 respuestas a La altura y el oxígeno

  1. andres dijo:

    Excelente nota.

  2. Fede Simondi dijo:

    Excelente el trato científico que le has dado al tema. Didáctico. Te felicito!

  3. chimango dijo:

    Guillote, posts como estos son tan buenos que quitan la respiración.
    -cuack inserted and completed; return to normal mode-

  4. Julieta dijo:

    Nunca más claro que acá. :)

  5. Maxi dijo:

    Excelente post: Claro conciso y pedagógico…

  6. yakusto dijo:

    Muy bueno. Quiero acotar una curiosidad del folklore aereo (que no se si es completamente cierto). Soy piloto de parapente, la mayoria de nosotros volamos entre los 0 y los 3000 msnm y es muy raro ir mas alto que eso, ya que no hay ninguna necesidad para hacerlo. Por lo tanto, no llevamos oxigeno (como los pilotos de planeador). Bueno, la cosa es que a veces puede suceder que uno sea “chupado” por un cumulunimbus (un evento de lo mas horroroso) y llegar a altitudes por encima de lo normal. Segun el manual, en estos casos de vuelos a gran altura no hay que tomar decisiones (porque la falta de oxigeno puede alterar nuestro raciocinio) y simplemente mantener plan de vuelo (o sea: no innovar). Y aqui la curiosidad: nn caso de necesitar tomar alguna decision, tomar aire y “comprimirlo” en el pecho (como intentando inflar algo pero sin dejar escapar el aire). La idea en teoria es presurizar el aire contenido en los pulmones para poder obtener mas oxigeno.
    Sera?
    Saludos!

    • Guillote dijo:

      Ummm no, no parece porque al no dejarlo escapar de los pulmones sería el equivalente a aguantar la respiración. Y cuanto puede uno aguantarla? No la veo práctica…
      Abrazo!

      • Por eso lo comentaba Guillote, es muy tirado de los pelos pero se enseña. La idea no es presurizar indefinidamente (es imposible), sino hacerlo cada vez que tenemos que tomar una decisión. Abrazo!

  7. Leandro dijo:

    Hola. Muy buen post. Del tercer párrafo al final ” pero la cantidad de moléculas de aire (O2 incluido) es mejor porque hay menor presión”. ¿No corresponde menor por mejor? Saludos

  8. Santiago dijo:

    “Es obvio que a mayor humedad, mayor densidad del aire y por ende mayor presión y mayor O2.”
    Es obvio que no es así :)

    Si no varía la presión del aire, el aire húmedo va a tener menor presión parcial de oxígeno, ya que el vapor de agua va a desplazar a los demás gases. Como es sabido la presión total del aire es igual a la suma de las presiones parciales de los gases que lo forman.

    Si sube la presión junto con la humedad, puede haber mayor o menor presión de oxígeno, dependiendo de cuánto aumente la presión y cuánto la humedad. Si aumenta más la presión que la humedad, entonces habrá más presión de oxígeno. Si aumentan la misma cantidad, no habrá cambios en la presión de oxígeno. Si aumenta más la humedad, tendremos menos oxígeno.

    Todo esto gracias al curso de buceo que hice :)

    • Guillote dijo:

      La ley de Dalton! Si, la conozco desde la época de la facu, Error mío al poner eso. Pero creeme que cuando hay humedad, la altura (la falta de O2) no te afecta como en las zonas áridas. De hecho, la zona de la puna argentina es, a igual altura, mucho más duro adaptarse y moverse. Voy a investigar más el por qué con humedad no te afecta tanto la altura.
      Abrazo!

  9. gallego dijo:

    Muy bueno el post!

    Un par de comentarios:
    -Respecto a los aviones, no es que despresuricen, en realidad sí presurizan la cabina con aire que se extrae del compresor de los motores. Lo que pasa es que se presuriza no a 1 atmósfera (ya que eso exigiría reforzar demasiado la estructura y por ende más peso=avión caro de operar o que nunca vas a levantar del suelo), sino que se lleva la presión interna a la que hay aproximadamente a unos 3000 m. y se mantiene la diferencia entre el exterior y el interior constante.

    O sea, yo estoy en tierra, por ej. en Aeroparque (0 m. aprox), y mi presión adentro es la misma que la de afuera. Despego y empiezo a subir, se hace que la presión interior baje más despacio que la de afuera. Ponele que a 1000 m. tengo adentro una presión equivalente a 200 m. y así hasta que adentro equivale los 3000 m.
    Con eso la gente no palma adentro y lográs que la estructura sea más liviana.

    Si despresurizaras antes de despegar, el fuselaje del avión colapsaría sobre sí mismo a causa de la presión, ya que no está diseñado para soportar más presión afuera que adentro.

    -Y sobre el tema de la humedad, no sé por qué, pero se siente mucho menos la altura en la montaña, a pesar de que en teoría la presión parcial de oxígeno es menor, uno se apuna menos.

    Saludos!

    • Guillote dijo:

      Excelente tu explicación. Yo pensé que directamente, antes de salir, presurizaban la cabina. Suena mucho más lógico que lo hagan progresivamente a medida que ascienden o descienden.. Lo que sí estoy 100% seguro es que la presurizan a una presión equivalente a 2000m de altura. Abrazo!

  10. Gabriel dijo:

    Todo me sirvió,gracias

  11. Pingback: “Escala de Dificultad” de un cerro | Animal de Ruta

  12. caracoles dijo:

    eso solo es un mito fuelo que dijo el cientifico arquimides guanancho

  13. felipe dijo:

    imagino que en la montaña se siente menos el efecto de la altura por el oxigeno que producen las plantas y arboles de la misma…

  14. Pingback: El 2013 de Animal de Ruta | Animal de Ruta

  15. Excelente post, muy bien explicado! un saludo y gracias

  16. fabian, dijo:

    Si,re interesante,dado q voy a intentar con el aconcagua y lo q mas me preocupa es la falta de oxigeno,ya que no tengo ningun 6000,Gracias y si tenes algun consejo ,hacemelo llegar ,saludos

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