La ley de Boyle en el buceo explica el dolor de oídos a 3 metros, el chaleco que te dispara hacia arriba y la botella que se vacía tan rápido a 30 metros: si aumenta la presión, el volumen del gas disminuye en la misma proporción. Es una pieza de la física del buceo, pero de ella depende la regla más importante de todas: nunca contener la respiración en un ascenso.
En resumen
- Enunciado: a temperatura constante, P1 × V1 = P2 × V2. Si la presión se duplica, el volumen se reduce a la mitad.
- A 10 m (2 bar) el aire ocupa la mitad; a 30 m (4 bar), la cuarta parte; a 40 m (5 bar), la quinta parte.
- Los primeros 10 metros son los más críticos: el volumen cambia un 50 %.
- A 30 m consumes cuatro veces más aire por inspiración que en superficie.
- Consecuencias: barotraumas de oído, senos y máscara; ascensos descontrolados; sobreexpansión pulmonar.
¿Qué dice la ley de Boyle-Mariotte?
Los manuales en español la llaman ley de Boyle-Mariotte (Boyle’s law). El enunciado del curso 1 estrella es este: a temperatura constante, el volumen de una masa de gas es inversamente proporcional a la presión absoluta que soporta. En fórmula:
P × V = constante, y por tanto P1 × V1 = P2 × V2
P es la presión absoluta en bar (o ATA, la unidad clásica equivalente a 1 bar a nivel del mar): profundidad/10 + 1. V es el volumen. Como la masa de gas no cambia, las mismas moléculas ocupan menos sitio y el gas se vuelve más denso: esa densidad es la mitad de la historia y la que más se olvida.
Tabla de la ley de Boyle de 0 a 40 metros
Toma 6 litros de aire, la capacidad pulmonar aproximada de un adulto, dentro de un recipiente flexible:
| Profundidad | Presión absoluta | Volumen | Fracción | Densidad |
|---|---|---|---|---|
| 0 m | 1 bar | 6 l | 1 | 1× |
| 10 m | 2 bar | 3 l | 1/2 | 2× |
| 20 m | 3 bar | 2 l | 1/3 | 3× |
| 30 m | 4 bar | 1,5 l | 1/4 | 4× |
| 40 m | 5 bar | 1,2 l | 1/5 | 5× |
Cada fila coincide con un límite CMAS (20, 30 y 40 m para 1, 2 y 3 estrellas) y con ella se responde casi cualquier pregunta de examen.
Por qué los primeros 10 metros son los más críticos
Mira la columna de fracción. Entre la superficie y los 10 metros el volumen se reduce a la mitad; entre 10 y 20 pierde solo un sexto del inicial, y entre 30 y 40 apenas baja de 1/4 a 1/5. La presión sube 1 bar en cada tramo, pero el cambio proporcional es enorme cerca de la superficie y pequeño en profundidad.
Por eso compensar los oídos cuesta más en los primeros metros, y por eso los últimos 10 metros del ascenso, que duplican cualquier volumen de gas, exigen lentitud y una parada de seguridad entre 3 y 5 metros. Muchos accidentes de sobreexpansión ocurren en aguas poco profundas, incluso en piscina.
Consecuencias prácticas de la ley de Boyle bajo el agua
Oídos, senos y máscara en el descenso
Tu cuerpo es sobre todo agua y no se comprime; las cavidades con aire sí. Al descender, el tímpano se deforma hacia dentro, duele y puede romperse si no llevas aire por la trompa de Eustaquio con Valsalva o Frenzel, como se explica en cómo compensar los oídos al bucear. La máscara, si no exhalas por la nariz, se convierte en una ventosa. En los senos no hay maniobra posible: con un resfriado, no se bucea.
El aire del chaleco y del traje seco en el ascenso
El aire del chaleco a 30 metros ocupa la cuarta parte de lo que ocupará arriba. Si subes sin purgar, se expande, te vuelve más positivo, subes más rápido, se expande aún más, y en segundos estás en un ascenso descontrolado (uncontrolled ascent). Con traje seco es igual, con el agravante de que el aire migra hacia los pies si te inclinas cabeza abajo. Purgar antes de que el gas se expanda es la base del control de flotabilidad.
Consumo de aire: a 30 metros gastas cuatro veces más
El regulador te entrega aire a la presión ambiente, así que cada inspiración a 30 metros llena el mismo volumen que en superficie, pero con cuatro veces más moléculas. Si en superficie consumes 20 litros por minuto, a 10 m gastas 40, a 20 m 60 y a 30 m 80 litros por minuto: los 1.800 litros útiles de una botella de 12 l a 200 bar (con 50 bar de reserva) duran unos 22 minutos a esa cota.
Sobreexpansión pulmonar: nunca contengas la respiración
Si un buceador con regulador retiene el aire y asciende, el gas de sus pulmones se expande y, con la glotis cerrada, no tiene por dónde salir. Basta el equivalente a uno o dos metros de agua para romper los alvéolos: un barotrauma pulmonar (pulmonary barotrauma) que puede acabar en neumotórax, enfisema o embolia gaseosa arterial. La prevención cabe en una frase: respira de forma continua y, si pierdes el regulador, exhala despacio hasta la superficie. No lo confundas con la enfermedad descompresiva, que depende del nitrógeno disuelto y de la ley de Henry: física distinta, accidente distinto.
El experimento mental: globo frente a botella
Baja mentalmente dos recipientes a 30 metros. El globo, flexible, se encoge hasta la cuarta parte; si lo rellenas en el fondo, revienta antes de llegar arriba. La botella de acero, rígida, no cambia de volumen ni de presión interna. Tus pulmones son el globo; tu botella, la botella. Toda la seguridad con escafandra consiste en no convertir tu pecho en un globo cerrado.
Ejercicio resuelto: un globo de 6 litros a 30 metros
Enunciado, del tipo que encontrarás en cualquier manual de buceo 1 estrella: un globo contiene 6 litros de aire en superficie. ¿Qué volumen tendrá a 30 metros en agua de mar?
Paso 1. Presiones absolutas. P1 = 1 bar. P2 = 30/10 + 1 = 4 bar.
Paso 2. Fórmula. P1 × V1 = P2 × V2, así que 1 × 6 = 4 × V2.
Paso 3. Despejar. V2 = 6 / 4 = 1,5 litros.
Comprobación inversa. Si llenas ese globo hasta 6 litros a 30 metros con el regulador, en superficie querría ocupar 6 × 4 = 24 litros: el aire que intentaría salir de tus pulmones si subieras con ellos llenos y la glotis cerrada.
Boyle en la apnea: pulmones a volumen residual
El apneísta llena los pulmones en superficie y desciende sin añadir gas. A 30 metros esos 6 litros se han convertido en 1,5, que coincide con el volumen residual (residual volume) medio de un adulto, el aire que queda tras una espiración forzada. El desplazamiento de sangre hacia el tórax permite bajar más, aunque las cotas CMAS de formación son 10, 20 y 30 m para 1, 2 y 3 estrellas.
En el ascenso los pulmones recuperan su volumen inicial y nada más: sin aire añadido no hay sobreexpansión posible. Lo que cambia es la flotabilidad: al comprimirse el tórax desplazas menos agua y a partir de los 10 o 15 metros te vuelves negativo. Por eso el lastre en apnea se calcula para estar neutro hacia los 10 metros, de modo que el tramo final del ascenso, el del riesgo de síncope, sea siempre positivo. Y jamás se hiperventila antes de una apnea.
Siguiente paso
En el pilar de física del buceo tienes las demás leyes con sus cifras: Dalton, Henry y Arquímedes. Para pasar de la teoría a la técnica, sigue con cómo compensar los oídos y el control de flotabilidad; y para el otro gran accidente del ascenso, el de Henry y no el de Boyle, lee sobre la enfermedad descompresiva.
Preguntas frecuentes
¿Qué dice la ley de Boyle aplicada al buceo?
A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta: P1 × V1 = P2 × V2. Al descender el aire se comprime y al ascender se expande; a 10 m ocupa la mitad y a 30 m la cuarta parte de su volumen en superficie.
¿Por qué gasto más aire a 30 metros que en superficie?
Porque el regulador te entrega aire a la presión ambiente. A 30 m (4 bar) cada inspiración contiene cuatro veces más aire que en superficie, así que la botella se vacía cuatro veces más rápido con la misma respiración.
¿Por qué no se puede contener la respiración al ascender con botella?
Porque el aire de los pulmones se expande al bajar la presión y, si no sale, supera el límite elástico de los alvéolos: es la sobreexpansión pulmonar. Puede ocurrir en pocos metros de ascenso. Respira siempre de forma continua.
¿La ley de Boyle afecta también a la apnea?
Sí, pero en sentido contrario al de la escafandra. El apneísta baja con los pulmones llenos a presión de superficie, se le comprimen hasta acercarse al volumen residual y vuelven a su volumen al subir, sin riesgo de sobreexpansión. El efecto principal es el cambio de flotabilidad.