Desarrollo de rebreathers y descompresión a través de ingeniería y fisiología aplicada.
OSKAR FRANBERG DIRIGE EL GRUPO DE INVESTIGACIÓN en ingeniería de sistemas marinos en el Instituto de Tecnología de Blekinge (Blekinge Institute of Technology) en Karlskrona, Suecia, y es director general del Centro de Tecnología Submarina Nacional de Suecia (Swedish National Underwater Technology Center). Este padre de tres hijos es ingeniero de profesión y se ha dedicado a la investigación de buceo, especialmente la fisiología de los rebreathers (recirculadores), por más de 20 años.
¿Cómo se involucró en la fisiología del buceo?
Desde pequeño, siempre me gustó el mar y disfrutaba de la natación y el snorkel. Mis primeros buceos reales fueron en 1996, cuando me convertí en buzo experto en eliminación de artefactos explosivos (EOD, por sus siglas en inglés) durante mi servicio en la marina sueca, y he seguido buceando desde entonces. Uno de mis buceos más destacados fue durante la excavación del buque de guerra sueco Kronan, del siglo XVII, donde encontramos y recuperamos un cofre con 6.500 monedas de plata que datan del año 1675.
Después de mi servicio militar estudié ingeniería en la Universidad Tecnológica Chalmers (Chalmers University of Technology) en Gotemburgo y desarrollé y patenté un nuevo tipo de rebreather que extrae el oxígeno del aire y lo libera con calor durante el buceo. Esto dio lugar a una colaboración con la marina que más tarde financió la investigación sobre tecnologías de scrubbers de dióxido de carbono recargables.
Trabajé unos años en Estocolmo en el Centro de Buceo Militar (Military Diving Center, MDC) —un entorno de trabajo interesante con una mezcla de ingenieros, médicos y buzos operativos— antes de iniciar mi doctorado en ingeniería biomédica en el KTH Real Instituto de Tecnología (KTH Royal Institute of Technology) en un grupo conjunto con el Instituto Karolinska (Karolinska Institute, KI). Este versátil grupo de fisiología ambiental abarcaba las áreas principales, incluso industria aeroespacial, deportes, energía térmica y fisiología del buceo.
Cuéntenos sobre su tesis doctoral.
Mi tesis doctoral fue sobre el contenido de oxígeno en rebreathers mecánicos. Probé varios rebreathers e hice modelos matemáticos del contenido de oxígeno en ellos. Para verificar los modelos, desarrollé un simulador metabólico para probar y medir el contenido de oxígeno y dióxido de carbono en los rebreathers. También pude simular los problemas de ventilación y perfusión en los pulmones. Este simulador ha demostrado ser útil en las pruebas de ventiladores y reguladores médicos y máquinas de anestesia.
¿Para quién trabaja en este momento?
En 2015, el vicerrector del Instituto de Tecnología de Blekinge me invitó a ayudar a desarrollar un programa de ingeniería marina de cinco años, así que me mudé a Karlskrona e hice una pausa en la investigación de buceo. Comenzamos la primera clase después de dos años, y continué siendo el director del programa de ingeniería durante los primeros tres años.
No es un programa de arquitectura naval clásico —está más centrado en la ingeniería de sistemas marinos y la robótica marina—. Este enfoque más amplio hace que el programa sea más difícil de lo habitual. De los primeros 20 inscritos, el 30 por ciento se graduó después de cinco años, pero los empleadores los reclutaron a todos directamente durante el programa. En la actualidad inscribimos a unos 30 estudiantes por año, de los cuales aproximadamente el 40 por ciento son mujeres, algo que resulta bastante extraordinario para un programa de ingeniería.
¿Extrañó la investigación de buceo durante ese tiempo?
Sí, absolutamente. El buceo es lo que me hizo dedicarme a la investigación. Pero no estaba completamente desconectado ya que aún supervisaba a estudiantes de doctorado. Me gusta la mezcla que obtengo con el desarrollo más basado en la tecnología de los vehículos operados remotamente (ROV, por sus siglas en inglés), los vehículos submarinos autónomos (AUV, por sus siglas en inglés) y los submarinos.
© CLARA SJÖBLOM
Uno de sus proyectos fue crear nuevas tablas de descompresión de la marina sueca. Cuéntenos sobre eso.
Al igual que muchos países, Suecia ha utilizado las tablas de descompresión de la Marina de Estados Unidos desde 1950. A pesar del gran esfuerzo que implicó reescribirlas en 1988, las tablas SVEN 88 resultantes tuvieron un uso práctico limitado, por lo que Suecia continuó utilizando las tablas de la Marina de Estados Unidos. En 2010 la marina sueca pasó a usar las tablas de la Revisión 6 del Manual de Buceo de la Marina de Estados Unidos (U.S. Navy Diving Manual, Revision 6). Manual de Buceo de la Marina de los EE.UU., Revisión 6.
Al mismo tiempo nuestros buzos EOD cambiaron las unidades de buceo, y desde 2012 en adelante comenzamos a ver bastantes casos de enfermedad por descompresión (EDC) en la marina. Durante nuestra investigación vimos múltiples factores contribuyentes, uno de los cuales era el cambio a cilindros compuestos para lograr una menor firma magnética para los buzos EOD. Resultó que esos cilindros perdían gas, y no nos dimos cuenta de que perdían oxígeno de manera selectiva. Como resultado de ello, actualmente tenemos reglas muy estrictas para el análisis de gas.
También vimos algunos perfiles en la Revisión 6 del Manual de Buceo de la Marina de Estados Unidos ( Manual de Buceo de la Marina de los EE.UU., Revisión 6 ) que generaban más EDC. Al principio pensábamos que estas secuencias de descompresión eran una cuestión tecnológica ya que acabábamos de cambiar las unidades, y tardamos mucho tiempo en darnos cuenta de cuál era el problema.
Cuando la Marina de Estados Unidos publicó la Revisión 7 de su manual de buceo, tuvimos que decidir si seguíamos esta revisión o desarrollábamos algo nosotros mismos. Para aprovechar los beneficios de un algoritmo propio que pudiera personalizarse para cualquier sistema y perfil de buceo, así como digitalizarse para una computadora o un programa de planificación del buceo, el personal de la marina decidió desarrollar su propia solución. Por consiguiente, recibí una subvención de la marina sueca para crear un grupo de trabajo para desarrollar una nueva tabla, la SVEN21.
Contraté a un estudiante de doctorado en ingeniería y a un matemático de posdoctorado, así como también a dos médicos para incorporar la fisiología de la descompresión. Fue necesario investigar a fondo para comprender cómo desarrollar algoritmos de descompresión, y aprendimos mucho acerca de los modelos y las tablas de descompresión que se utilizan en otros países como Francia, Canadá y los Países Bajos.
Terminamos con validaciones de un modelo que está más cerca del de Edward Thalmann — que calcula una captación de gas exponencial y una liberación de gases más lineal—. Nuestra recomendación para la marina sueca fue que este era el modelo más validado disponible y que no distaba demasiado de la Revisión 7 de la Marina de Estados Unidos.
¿Cómo validó las tablas de descompresión?
El personal de la marina sueca quería una tabla con un riesgo de EDC de solo un 1 por ciento y un riesgo de EDC a nivel del sistema nervioso central del 0,1 por ciento en lugar del riesgo del 2,3 por ciento de las tablas de la Revisión 7 de la Marina de Estados Unidos. En nuestro modelo nos acercamos a ese nivel y luego tuvimos que desarrollar el proceso de prueba.
La marina sueca había cerrado el MDC y construido el Centro de Buceo y Medicina Naval (Diving and Naval Medicine Center, DNC), un nuevo centro de investigación de buceo en Karlskrona en el sur de Suecia. En este centro es posible bucear a una profundidad de 160 metros (525 pies) en una cámara de agua y hacer pruebas de dispositivos de respiración controlados remotamente a una profundidad de 200 metros (656 pies). También tiene un canal de nado, piscinas interiores y exteriores, una escuela de buceo y una sección de desarrollo técnico e investigadores asociados. Este era el lugar perfecto para nuestros buceos de validación.
Hicimos 163 buceos con diferentes perfiles y estudiamos síntomas y conteos de burbujas, ultrasonido cardíaco 2D y Doppler de audio. Validamos las tablas con éxito, que se implementarán más adelante este año.
¿Cuál cree que será el rumbo de la investigación de buceo en los próximos 10 años?
No hemos comenzado realmente a abordar la ergonomía en el buceo —no solo la ergonomía respiratoria, sino también la interfaz hombre-máquina—. Creo que ese será el desafió para más o menos la próxima década.
Estuvo presente en Rebreather Forum 4, donde hablamos sobre accidentes y muertes y cómo todavía suceden a un ritmo alarmante. ¿Cuál es su opinión al respecto?
Creo que los rebreathers se están volviendo más populares, y considero que el riesgo es que los buzos con rebreathers actualmente están menos capacitados y menos instruidos. Avanzan en su capacitación demasiado rápido, demasiado lejos y demasiado pronto.
El buceo con rebreathers es complejo, con una interacción avanzada de medicina y tecnología. Veo incluso a ingenieros especializados que se supone deben comprender conceptos fundamentales como la compresión y la termodinámica, pero hasta a ellos les lleva mucho tiempo entender los conceptos fundamentales, como la presión parcial de oxígeno (pO2) constante frente a la fracción constante de oxígeno o el metabolismo de oxígeno. El buzo promedio probablemente tenga más dificultad para comprender esos complejos conceptos.
© Alert Diver - Q3 2023