Actualidad Info Actualidad

Vestuario espacial, equipo de soporte vital

Paula Llull03/02/2015

Lejos de la tierra, en condiciones de gravedad cero, el cuerpo debe enfrentarse con un escenario de situaciones inusuales que pueden causar serios problemas de disconfort al astronauta.

Al margen de múltiples desajustes fisiológicos, el astronauta se enfrenta a una difícil gestión de la humedad, que se ve dificultada por las condiciones de ingravidez. El vestuario espacial se convierte en un equipo de soporte vital que excede el mero papel de ropa de vestir.

La investigación textil puede aportar soluciones que son vitales para aquellos que se aventuran fuera del hábitat natural que es el planeta tierra.


Astronauta1
En condiciones de ingravidez la fisiología humana se ve alterada


Gravedad cero

La atracción entre dos cuerpos es, entre otras cosas, directamente proporcional a sus masas. Así nuestro peso corporal depende directamente de la masa corporal y la atracción que ejerce la gravedad terrestre. La fuerza terrestre es la que nos permite experimentar nuestro peso. Esta circunstancia -válida en la superficie terrestre- se modifica en el espacio a medida que salimos del campo gravitacional de la tierra, hasta llegar a un valor de gravedad cero.

La gravedad cero, o ingravidez, es cuando un cuerpo experimenta una fuerza G (gravitatoria) equivalente a cero, con lo que su peso aparente equivale, asimismo, a cero. Ello se debe a que la fuerza gravitatoria se ve contrarrestada por la fuerza centrífuga, u otra fuerza equivalente al peso, que actúa en sentido opuesto.

De todos modos, la gravedad cero difiere sutilmente de la completa ausencia de gravedad, algo que no existe en ninguna parte del universo. Así, es mejor asimilar el concepto como un estado de ingravidez (no percepción de peso) efectiva respecto de las fuerzas gravitacionales que están actuando sobre un cuerpo. En caída libre los cuerpos experimentan ingravidez. Para experimentarla basta con usar algunas atracciones de feria (barco pirata, que oscila como un péndulo), cuya fuerza centrífuga es suficiente para contrarrestar la fuerza gravitacional terrestre, creando así una sensación de peso cero (o ingravidez, también conocida como micro-gravedad).

Para precisar más, conviene puntualizar que, contra lo que se piensa erróneamente, una nave espacial nunca se halla en un entorno libre de gravedad (la gravedad 0 absoluta no existe en el universo). Precisamente, cualquier ingenio espacial se mantiene en órbita por la gravedad que ejerce sobre el mismo el planeta en torno al cual está orbitando.

Lo que falta en el espacio es el peso, es decir, la resistencia de atracción gravitacional ejercida por una estructura anclada o una contrafuerza (como ocurre en la superficie terrestre).


Fisiología humana y vuelos espaciales



  • Síndrome de Adaptación al Espacio (SAS - Space Adaptation Syndrome) y respuesta ‘Neurovestibular’ (vértigo)

El efecto más pronunciado de la transición gravitatoria entre la tierra y la gravedad cero se conoce como ‘Adaptación al Espacio’. La incapacidad transitoria del sistema de equilibrio para distinguir la dirección (especialmente, arriba y abajo) desencadena una respuesta del organismo como si estuviese siendo envenenado, con el consiguiente intento de rechazar las toxinas.

Conocida también como enfermedad del espacio (SAS), representa un problema serio ya que puede manifestarse en un momento crítico de la misión, aunque suele darse al principio de ésta. Puede suponer una amenaza para la vida: un astronauta que vomita dentro de su traje espacial tiene una alta probabilidad de asfixia, siendo muy bajas las posibilidades de un rescate a tiempo. Por fortuna, este incidente nunca se ha producido.

Los principales síntomas del síndrome SAS desaparecen a las 72 horas de exposición a la gravedad cero. No obstante, la adaptación completa del equilibrio requiere meses de vuelo, y una readaptación a la gravedad terrestre después del regreso.

Además de los problemas de desorientación y malestar del espacio, se han observado cuadros complementarios de déficit oculo-motor e inestabilidad postural después del vuelo en no pocos astronautas.



  • Atrofia muscular

La falta de carga musculo-esquelética reduce la masa muscular, una degeneración que parece obvia por la ingravidez, si bien no se conoce el mecanismo profundo de la misma. Mientras que se considera normal la reducción de la masa corporal y de la capacidad física, se ha constatado un deterioro de la fuerza muscular que excede a la reducción de masa, sugiriendo la presencia de otros mecanismos más complejos.

La pérdida de fuerza se traduce en una falta de rendimiento y mayor fatiga, fenómenos que se hacen muy ostensibles en actividades que requieren un esfuerzo físico mantenido, como las actividades extra-vehiculares (EVAs por el acrónimo inglés).

En misiones espaciales largas puede preverse que estos efectos aumentarán la posibilidad de lesión del astronauta, con potencial daño a otros sistemas (huesos y tejido conectivo) que interactúan con la musculatura debilitada.

En ausencia de la gravedad terrestre el sistema musculo-esquelético humano (huesos y músculos) sufre un rápido deterioro, con una pérdida de masa del 1,2% mensual, habiéndose observado tasas de entre 0-24% en cosmonautas rusos.

Huesos estructurales como las caderas y la columna son especialmente susceptibles a estos efectos adversos. La disminución de la fuerza ósea representa un elevado riesgo de fractura para los astronautas, tanto durante el vuelo como finalizado éste, con la posibilidad de una recuperación difícil o prolongada. Asimismo, la mayor duración de los vuelos equivale a un mayor tiempo para la recuperación de la densidad ósea por parte de los cosmonautas. Las tripulaciones retornadas verán también aumentadas las posibilidades de fracturas o lesiones de los tejidos blandos con respecto al periodo anterior a la misión espacial.



  • Exposición a la radiación

Es una de las principales preocupaciones concernientes a los vuelos espaciales tripulados. La radiación puede darse en varias formas:

-Rayos cósmicos. Compuestos de protones de alta energía, partículas alfa y núcleos pesados.

-Eventos de partículas solares (conocidos también como erupciones solares), compuestos de protones, algunas partículas alfa y núcleos pesados.

-Partículas atrapadas en el campo magnético terrestre (especialmente los cinturones de radiación Van Allen), que son partículas cargadas principalmente en forma de protones y electrones. La radiación de neutrones aparece cuando alguno de los fenómenos citado interactúa con el blindaje protector de la tripulación.



  • Infecciones inmunológicas. El confinamiento en una nave espacial genera amenazas tanto interpersonales como intrapersonales. Se ha podido detectar inmunodepresión (bajada de las defensas) en humanos y animales expuestos a periodos prolongados de gravedad cero. El fenómeno incluye la reactivación de infecciones virales latentes y el desarrollo de condiciones pre-malignas o malignas. Los síntomas de los astronautas son similares a los de los pacientes inmunodeprimidos en la tierra, con la aparición de infecciones vírico-bacterianas, que aparecen como consecuencias naturales con el simple paso del tiempo.
  • Pérdida de fluidos y cambio de su dinámica

Junto a la pérdida de masa corporal comentada, los vuelos espaciales impiden la retención de fluidos corporales en las extremidades inferiores de los astronautas, que tienden a acumularse en la parte superior del cuerpo. Esto hace que los baro-receptores corporales inicien una diuresis (drenaje de líquido), por lo que no es raro que un astronauta llegue a perder hasta 2 litros de fluidos durante los primeros días de la misión espacial. La ingesta de fluidos también disminuye, y el mecanismo humano de la sed se ve alterado. Como los requisitos energéticos del astronauta son muy elevados puede producirse un grave problema de deshidratación. La alteración de la dinámica de los fluidos corporales también puede inducir desequilibrios del potasio y el sodio, lo que afectará al sistema nervioso autónomo y la actividad celular.

El desplazamiento de líquidos hacia la parte superior del cuerpo (tórax, cabeza) causa hinchazón y la sensación de pulsaciones en el cuello, obstrucción nasal y adelgazamiento de las extremidades inferiores y de la cintura. Este efecto provoca intolerancia ortostática al regresar a la tierra, es decir, dificultad para estar de pie. El problema se alivia bebiendo un litro de solución salina antes de regresar a condiciones de gravedad terrestre.



  • Problemas genito-urinarios

Por extraño que parezca, los problemas más frecuentes del vuelo espacial se centran en el sistema genito-urinario. Después de la diuresis inicial de adaptación al espacio, muchos astronautas no llegan a ingerir los fluidos necesarios para mantener un adecuado flujo de orina, lo que se debe a la alteración del mecanismo de la sed y a las dificultades logísticas para beber en gravedad cero. El bajo flujo de orina combinada con la creciente excreción de calcio debido a la pérdida de masa ósea da como resultado la formación de cálculos renales en misiones de larga duración. Varios astronautas han llegado a desarrollar nefrolitiasis (piedras en el sistema urinario) una vez concluida la misión espacial.

Cuando una persona hace una actividad física, el corazón aumenta su ritmo para llevar más oxígeno a los músculos y alimentar así la combustión de nutrientes. Como resultado de dicha combustión, se produce calor en el interior del cuerpo. Cuando la temperatura sobrepasa los 37º C, el cuerpo genera una respuesta. La primera reacción es una vasodilatación de la red periférica de capilares sanguíneos bajo la piel: la sangre, que viene caliente del centro del cuerpo, cede calor a la piel, que está más fría que el resto del cuerpo al estar en contacto con el aire exterior. De esta forma, perdemos calor, pero la vasodilatación obliga al corazón a hacer un mayor esfuerzo suplementario y bombear más rápido para mantener la presión en el sistema sanguíneo.
La segunda reacción del ejercicio es la producción de sudor. Cuando la transpiración se evapora desde la piel, consume energía en forma de calor, enfriando la piel y haciendo que el proceso de enfriamiento de la sangre que hemos mencionado antes sea más eficiente aún. Gracias a la vasodilatación y a la transpiración, la sangre que pasa cerca de la piel, es devuelta al interior del cuerpo más fría que cuando llegó, enfriando el cuerpo en el proceso. Este mecanismo de enfriamiento es también conocido como enfriamiento evaporativo. No se puede menospreciar la capacidad de enfriamiento de la evaporación. Una persona que realiza un ejercicio físico intenso en un clima cálido, puede transpirar 1,5 litros por hora.
Si los procesos descritos (vasodilatación y transpiración) no funcionan la temperatura corporal subirá bruscamente, ocasionando una muerte segura. Está comprobado que, según aumenta la temperatura basal, los individuos tienden a cometer más errores (45% de decisiones erróneas con una temperatura corporal de 39º C), algo impensable en misiones espaciales.


Confort térmico

Con ser muchos los desafíos fisiológicos que afrontan los astronautas (citaremos también la disminución del rendimiento cardíaco y del sistema cardiovascular), nos centraremos en los problemas que afectan al confort térmico, y que se sustancian en calor-frío y sudor.



  • Ecuación del confort térmico

Nuestro cuerpo, que es homeotermo (temperatura estable), necesita un sistema de regulación para mantener la temperatura dentro de unos márgenes muy reducidos. La comodidad térmica (ISO 7730) se definiría como una ‘condición mental que expresa satisfacción’. Fisiológicamente, la comodidad obedece a la ecuación M – W ± R ± C ± RES – E = 0. Si el resultado de la ecuación no es igual a cero, nuestro cuerpo trabaja para cambiar el parámetro. La situación de no equilibrio se traduce en disconfort, lo que activa los mecanismos fisiológicos de regulación homeo-térmica. En síntesis, cuando estamos en situación de frío, el cuerpo pierde calor. Por eso se reduce la sudoración y disminuye el flujo sanguíneo hacia la periferia (piel y extremidades). Es lo que conocemos como vasoconstricción. Si el cuerpo continúa perdiendo calor, si inician los temblores (tiritar), que no es otra cosa que ejercicio físico involuntario para producir calor. La reacción humana a estímulos como el frío o el calor es una cuestión metabólica.

Frente a una subida de la temperatura, nuestro cuerpo aumenta simultáneamente el flujo sanguíneo hacia el exterior, produciendo la sudoración, que, idealmente, debe evaporarse, no sólo como sistema de refrigeración, sino para evitar la incomodidad. Si la regulación homeotérmica no funciona, una persona puede sufrir incrementos de temperatura de 0,6º C por minuto, lo que provoca el temido golpe de calor, de efectos mortales si no se actúa con muchísima diligencia. De ahí la importancia de que las prendas nos permitan evacuar el sudor, que es nuestro sistema de refrigeración.

Actualmente existen en el mercado diferentes soluciones textiles a base de micro-cápsulas de cambio de fase (Phase Change Material – PCM, por su sigla inglesa), siendo la marca Outlast la más conocida.

El regulador de temperatura Outlast, introducido en España en el año 2000, y que tiene numerosas aplicaciones en calzado de seguridad, se basa en una cera de parafina no tóxica que, debido a los cambios de temperatura, pasa del estado sólido al líquido y viceversa. Contiene unas micro-cápsulas (PCM) que intercambian, durante el proceso de cambio de fases, una gran cantidad de energía (calor). En otras palabras, las micro-cápsulas almacenan y reciclan el calor corporal: si éste es demasiado elevado, se absorbe y almacena el calor excedente; si el cuerpo se enfría, el regulador le devuelve el calor almacenado. Dicho proceso se repite sin fin, propiciando la regulación térmica, con ausencia de frío o calor.
Desarrollado por la NASA para proteger a los astronautas de la abismal diferencia térmica entre sol y sombra en la luna, Outlast tiene una oscilación máxima de 8º C al pasar del frío al calor, o viceversa. Tiene ilimitados usos, que incluyen su integración en fibras acrílicas para fabricar tejidos, así como la incorporación directa a los tejidos de una capa de micro-cápsulas PCM, o incorporación a los materiales esponjosos para fabricar forros con distintos usos (calzados, etc.). También puede combinarse con tejidos membrana.
La última expresión de esta revolucionaria tecnología (Outlast Adaptative Comfort® facilita la adaptación del cuerpo a su entorno o actividad, manteniendo una temperatura estable que redunda en un óptimo confort térmico (ni frío ni calor).


Gestión del sudor y termo-regulación

El estrés por calor va asociado normalmente a la actividad física y está provocado por el calor que genera nuestra masa muscular durante el proceso de combustión de nutrientes. La vestimenta es un elemento clave, pudiendo mejorar o empeorar la termorregulación corporal, como ya sabemos. Por gestión del sudor entendemos la capacidad de un tejido para transferir transpiración y vapor de agua desde la piel hasta la atmósfera (intercambio térmico). Sin gestión del sudor es imposible el confort térmico, lo que puede tener graves consecuencias en el espacio.

Entre los generadores de calor externo, debemos destacar condiciones ambientales como la temperatura alta o la humedad, motivos relacionados con la identidad profesional, como el uniforme o las protecciones y, por último, la exposición a fuentes de calor externas como estar expuesto al sol o trabajar en un entorno caluroso o mal ventilado.


Astronauta2
El sudor en gravedad cero, un serio problema de confort pegado al cuerpo

Spacetex: evaluación térmica de prendas en el espacio

El proyecto Spacetex, que se inició a finales de mayo y concluirá en noviembre, ha llevado los textiles funcionales al espacio exterior. Su objetivo es examinar por vez primera el confort fisiológico en condiciones de ingravidez. Las pruebas que llevará a cabo en la Estación Espacial Internacional (ISS) el astronauta alemán, Alexander Gerst, incluirán la evaluación del impacto que tiene la gravedad cero sobre la producción de calor y sudor en los humanos, y la interacción con los textiles que se encuentran en contacto con la piel. La información permitirá crear textiles para condiciones climáticas extremas y optimizar el vestuario de los astronautas para misiones de larga duración.

La ingravidez plantea importantes desafíos, entre los que destaca la termo-regulación. Con el ejercicio físico el cuerpo genera calor tal y como lo hace en la tierra, y trata de refrigerarse liberando y evaporando el sudor. Sin embargo, con la falta de gravedad ni el calor corporal ni el sudor son evacuados hacia las prendas o hacia el ambiente, como ocurre en la tierra. Por el contrario, el calor envuelve el cuerpo del astronauta como si de un aura se tratase. El problema se ve agravado cuando las prendas son holgadas (el sudor encapsula la piel). Esto supone la pérdida del efecto refrigerante del cuerpo, con lo que el ejercicio normal supone una gran exigencia fisiológica, incluso para los astronautas mejor preparados.

Entre las diversas pruebas se evaluarán acabados textiles anti-microbianos, cuya funcionalidad es minimizar la formación de olor que se produce cuando el sudor el descompuesto por las bacterias.

Los futuros astronautas se beneficiarán de los avances que obtenga el Proyecto Spacetex, pero no serán los únicos. El fabricante de tejidos suizo, Schoeller Textil AG, ha manifestado al respecto que “en la tierra, las personas que rozan sus límites de resistencia física o deben satisfacer puntas de rendimiento en condiciones extremas también se obtendrán beneficios. Entre estos colectivos hay que citar a los atletas de todas las disciplinas, así como a los bomberos, brigadas de emergencias y primera respuesta en catástrofes, o miembros de cuerpos policiales y fuerzas armadas”.


El 28 de mayo de 2014, el astronauta de la Agencia Espacial Europea (ESA), Alexander Gerst, despegó en un cohete Soyuz del cosmódromo de Baikonour (Kazakstán). Su destino, la Estación Espacial Internacional, que orbita la tierra a una distancia de 400 kilómetros y una velocidad de 28.000 km/h. La evaluación de tejidos en la ingravidez permitirá optimizar la vestimenta de los astronautas en aspectos fisiológicos fundamentales como la termorregulación o la higiene corporal.
Las prendas en contacto con la piel del astronauta evaluador están hechas con tejidos e1 de Schoeller. Estos tejidos absorben el calor y lo transportan fuera del cuerpo para su evaporación. Se distinguen por ofrecer el confort fisiológico de una segunda piel, además de ser suaves, higiénicos y no imponer restricción al movimiento. Se basan en un género de punto mono-capa o multi-capa que combina hilos convencionales y texturados. La mezcla de los diferentes hilados hace que la humedad pase desde la primera capa (en contacto con la piel) a la capa exterior, donde puede evaporarse.
La serie de tejidos ‘e’ del fabricante suizo incluye además las gamas e2 (aislamiento), e3 (protección) y e3+ (protección plus). Se benefician del Eschler Comfort System (ECS), sistema de tisaje concebido para asegurar la óptima regulación térmica corporal, una sensación placentera y el máximo confort sin merma de prestaciones fisiológicas por parte del usuario.
Schoeller atesora una valiosa experiencia en el campo de los tejidos gestores de la humedad. En este sentido puede destacarse el tejido 3XDRY®, que transporta rápidamente el sudor en gran cantidad al medio de la prenda, donde se inicia la evaporación, creando un confortable efecto refrigerante. Esta tecnología combina en el mismo tejido el efecto hidrófilo e hidrófobo para asegurar el transporte del sudor al exterior de las prendas.

[/userpro_private]

Suscríbase a nuestra Newsletter - Ver ejemplo

Contraseña

Marcar todos

Autorizo el envío de newsletters y avisos informativos personalizados de interempresas.net

Autorizo el envío de comunicaciones de terceros vía interempresas.net

He leído y acepto el Aviso Legal y la Política de Protección de Datos

Responsable: Interempresas Media, S.L.U. Finalidades: Suscripción a nuestra(s) newsletter(s). Gestión de cuenta de usuario. Envío de emails relacionados con la misma o relativos a intereses similares o asociados.Conservación: mientras dure la relación con Ud., o mientras sea necesario para llevar a cabo las finalidades especificadasCesión: Los datos pueden cederse a otras empresas del grupo por motivos de gestión interna.Derechos: Acceso, rectificación, oposición, supresión, portabilidad, limitación del tratatamiento y decisiones automatizadas: contacte con nuestro DPD. Si considera que el tratamiento no se ajusta a la normativa vigente, puede presentar reclamación ante la AEPD. Más información: Política de Protección de Datos

REVISTAS

NEWSLETTERS

  • Newsletter Protección Laboral

    26/03/2024

  • Newsletter Protección Laboral

    12/03/2024

ÚLTIMAS NOTICIAS

EMPRESAS DESTACADAS

OPINIÓN

OTRAS SECCIONES

SERVICIOS