Sentado en una habitación cerrada llena de aire normal, ¿cuánto durará el aire?

La pregunta tiene implícitamente muchas variables adjuntas:

  • volumen de la habitación
  • actividad
  • qué tan cerrada está la habitación
  • tamaño de la persona (mido 168 cm de largo y peso 64 kg)

Eso probablemente podría convertirse en alguna fórmula y estoy interesado en los conocimientos científicos.

Pero al final del día, mi pregunta es en realidad de naturaleza muy práctica. Tengo una habitación pequeña, de aproximadamente 1m x 2m x 2,5m = 5m3, y me gustaría usarla como un lugar súper tranquilo para meditar, leer, etc., por lo tanto, actividades tranquilas, sin movimientos excesivos. Para mejorar la insonorización, probablemente también aumentaré el sellado de la puerta y no hay ventilación, no hay intercambio de aire.

Ahora bien, si cierro la puerta, ¿cuánto tiempo puedo esperar permanecer allí sin que la calidad del aire se deteriore a un nivel en el que mis procesos mentales comiencen a verse afectados por ello?

Respuestas (2)

Ya que estás pensando en meditar en la habitación, sin exceso de actividad, puedes considerar el consumo medio de O2 en reposo, que es C = 3,5 mL/(min.kg) [1].

Si ignoramos el volumen de tu cuerpo, inicialmente la habitación se llena con VO2(t0) = 0,21 * 5 = 1,05 m3 de O2.

Mientras respira en la habitación, puede considerar el volumen de O2 en la habitación como una función del tiempo: VO2(t) = VO2(t0) - C * M * t donde M es su peso en kg, y donde C se convierte a m3/(min.kg).

Una atmósfera deficiente en oxígeno es una atmósfera cuyo contenido de oxígeno es inferior al 19,5 % del volumen [2]. Una atmósfera deficiente en oxígeno puede ser peligrosa para su salud. Entonces, en su caso, necesita encontrar el valor de t para el cual VO2(t) se vuelve inferior al umbral Th = 0.195 * 5 = 0.975 m3.

Entonces el tiempo máximo que puedes pasar en tu habitación sería: tmax = (VO2(t0) - Th)/(C * M) = 335 min = 5 h 36 min

Por supuesto, este valor está un poco sobreestimado, y debes abandonar la habitación antes de esa hora.

[1] M. Kwan, J. Woo & T. Kwok (2004) El valor estándar de consumo de oxígeno equivalente a un equivalente metabólico (3,5 ml/min/kg) no es apropiado para personas mayores, International Journal of Food Sciences and Nutrition, 55:3, 179-182, DOI:10.1080/09637480410001725201

[2] https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=STANDARDS&p_id=12716

Hay otro problema: La creciente concentración de CO2. Si el volumen supera el 10% del volumen en el aire, esto es peligroso.
@Chris Durante la respiración, se produce 1 mol de CO2 por 1 mol de O2 consumido. Estando ambos gases a la misma presión, podemos considerar que C es también la producción media de CO2.
No porque el volumen sea cada vez mayor: el CO2 en grandes concentraciones es un problema para respirar.
@Chris Lo siento, involuntariamente envié el comentario anterior antes de que terminara. Entonces, la producción de CO2 también es una función del tiempo: VCO2(t) = C * M * t (se puede ignorar la cantidad inicial de CO2). Entonces VCO2 supera el 10% del volumen para t'max = Th(CO2)/(C*M) = 37h12min. Siendo t'max superior a tmax, la primera limitación es la depleción de O2.
@Flo ¿Puede verificar sus citaciones para detectar concentraciones peligrosas de CO2 y O2? 19.5% podría ser la sugerencia de OSHA para un ambiente seguro, pero los efectos más severos del O2 requieren concentraciones mucho más bajas; El CO2, por otro lado, puede causar confusión mental mucho antes del 10%. Dicho esto, la estimación en la respuesta original sigue siendo razonable y debería proporcionar un margen de seguridad decente dadas las suposiciones hechas.

El varón sano sin entrenamiento promedio tendrá un VO2 máximo de aproximadamente 35 a 40 ml/(kg·min). [1]

Entonces, incluso si tomamos el valor mínimo, su consumo en un minuto es 35x64 = 2,24 litros. Pero NO se consume todo el O2 ya que se exhala alrededor del 16% junto con el 5% de CO2.

Por lo tanto, el oxígeno obtendrá el 50 % en aproximadamente 4 horas y dudo mucho que incluso el 50 % de oxígeno sea suficiente para respirar correctamente, sentirá asfixia mucho antes. [2]

[1] Guyton, A.; Pasillo, JE (2011). "Libro de texto de fisiología médica, 12ª ed.". págs. 1035–1036. [2] https://www.princeton.edu/%7Eoa/safety/altitude.html

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