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El buceo con rebreather es el buceo submarino que utiliza rebreathers , una clase de aparato de respiración subacuático que recircula el gas respirable exhalado por el buceador después de reemplazar el oxígeno utilizado y eliminar el producto metabólico de dióxido de carbono . El buceo con rebreather es practicado por buceadores recreativos, militares y científicos en aplicaciones donde tiene ventajas sobre el buceo con circuito abierto y el suministro de gas respirable desde la superficie es impracticable. Las principales ventajas del buceo con rebreather son la mayor autonomía del gas, los bajos niveles de ruido y la ausencia de burbujas. [1]
Los rebreathers se utilizan generalmente para aplicaciones de buceo , pero también se utilizan ocasionalmente para sistemas de rescate para buceo con suministro desde la superficie . Los sistemas de recuperación de gas utilizados para buceo profundo con heliox utilizan una tecnología similar a los rebreathers, al igual que los sistemas de soporte vital de buceo de saturación , pero en estas aplicaciones el equipo de reciclaje de gas no lo lleva el buzo. Los trajes de buceo atmosférico también llevan tecnología de rebreather para reciclar el gas respirable como parte del sistema de soporte vital, pero este artículo cubre los procedimientos de buceo a presión ambiental utilizando rebreathers que lleva el buzo.
Los rebreathers son generalmente más complejos de usar que los equipos de buceo de circuito abierto y tienen más puntos potenciales de falla , por lo que un uso aceptablemente seguro requiere un mayor nivel de habilidad, atención y conocimiento de la situación, que generalmente se deriva de la comprensión de los sistemas, el mantenimiento diligente y el aprendizaje excesivo de las habilidades prácticas de operación y recuperación de fallas . El diseño tolerante a fallas puede hacer que un rebreather sea menos propenso a fallar de una manera que ponga en peligro inmediatamente al usuario y reduce la carga de trabajo del buzo, lo que a su vez puede reducir el riesgo de error del operador.
A poca profundidad, un buceador que utiliza un equipo de respiración de circuito abierto normalmente utiliza sólo una cuarta parte del oxígeno del aire que respira, lo que supone aproximadamente entre el 4 y el 5% del volumen inspirado. El oxígeno restante se exhala junto con el nitrógeno y el dióxido de carbono, aproximadamente el 95% del volumen. A medida que el buceador desciende más, se utiliza prácticamente la misma masa de oxígeno, lo que representa una fracción cada vez menor del gas inhalado. Dado que sólo se consume una pequeña parte del oxígeno y prácticamente nada del gas inerte, cada respiración exhalada con un equipo de buceo de circuito abierto representa al menos el 95% del volumen de gas potencialmente útil desperdiciado, que debe ser reemplazado a partir del suministro de gas respirable. [2] [1]
Un rebreather retiene la mayor parte del gas exhalado para su reutilización y no lo descarga inmediatamente al entorno. [3] [4] El gas inerte y el oxígeno no utilizado se conservan para su reutilización, y el rebreather añade gas para reemplazar el oxígeno que se consumió y elimina el dióxido de carbono. [3] De este modo, el gas recirculado en el rebreather sigue siendo respirable y sustenta la vida y el buceador solo necesita llevar una fracción del gas que se necesitaría para un sistema de circuito abierto. El ahorro es proporcional a la presión ambiental, por lo que es mayor para inmersiones más profundas y es particularmente significativo cuando se utilizan mezclas costosas que contienen helio como diluyente de gas inerte. El rebreather también añade gas para compensar la compresión cuando aumenta la profundidad de la inmersión y libera gas para evitar la sobreexpansión cuando disminuye la profundidad. [2] [5] [1]
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La principal ventaja del rebreather sobre el equipo de respiración de circuito abierto es el uso económico del gas. Con el buceo con circuito abierto, todo el aliento se expulsa al agua circundante cuando el buceador exhala. Un aliento inhalado desde un sistema de buceo con circuito abierto con cilindros llenos de aire comprimido contiene aproximadamente un 21% [6] de oxígeno. Cuando ese aliento se exhala de nuevo al ambiente circundante, tiene un nivel de oxígeno en el rango de 15 a 16% cuando el buceador está a presión atmosférica. [6] Esto deja el uso de oxígeno disponible en aproximadamente un 25%; el 75% restante se pierde. Como el 79% restante del gas respirable (principalmente nitrógeno ) es inerte, el buceador con buceo con circuito abierto solo utiliza aproximadamente el 5% del contenido de los cilindros. [1]
En profundidad, esta ventaja del rebreather es aún más marcada. La tasa metabólica del buceador es independiente de la presión ambiental (es decir, la profundidad), por lo que la tasa de consumo de oxígeno no cambia con la profundidad. La producción de dióxido de carbono tampoco cambia, ya que también depende de la tasa metabólica. Esta es una diferencia marcada con el circuito abierto, donde la cantidad de gas consumido aumenta a medida que aumenta la profundidad, ya que la densidad del gas inhalado aumenta con la presión y el volumen de una respiración permanece casi invariable. [1]
Las inmersiones muy largas o profundas con equipos de buceo de circuito abierto pueden no ser factibles debido a que existen límites en la cantidad y el peso de los cilindros de buceo que el buceador puede llevar. La economía del consumo de gas de un rebreather también es útil cuando la mezcla de gases que se respira contiene gases costosos, como el helio . En un uso normal a una profundidad constante, solo se consume oxígeno: se pierden pequeños volúmenes de gases inertes durante cada inmersión, debido principalmente a la ventilación del gas a medida que se expande al ascender. Por ejemplo, un buceador con rebreather de circuito cerrado teóricamente no necesita consumir más gas diluyente después de alcanzar la profundidad total de la inmersión. Al ascender, no se agrega diluyente, pero la mayor parte del gas en el circuito se pierde a medida que se expande y se ventila. Por lo tanto, una cantidad muy pequeña de trimix podría durar muchas inmersiones. Es posible que un cilindro de diluyente de 3 litros ( capacidad nominal de 19 pies cúbicos ) dure ocho inmersiones de 40 m (130 pies). [1]
En comparación con el circuito abierto, los rebreathers tienen algunas desventajas, como el costo, la complejidad de operación y mantenimiento y más vías críticas de falla. Un rebreather que funciona mal puede suministrar una mezcla de gases que contiene muy poco oxígeno para sustentar la vida, demasiado oxígeno que puede causar convulsiones o puede permitir que el dióxido de carbono se acumule hasta niveles peligrosos. Algunos diseñadores de rebreathers intentan resolver estos problemas monitoreando el sistema con dispositivos electrónicos, sensores y sistemas de alarma. Estos son costosos y susceptibles a fallas, configuraciones incorrectas y uso indebido. [10]
El requisito de rescate del buceo con rebreather a veces puede requerir que un buceador con rebreather lleve casi tanto volumen de cilindros como un buceador de circuito abierto para que el buceador pueda completar las paradas de descompresión necesarias si el rebreather falla por completo. [11] Algunos buceadores con rebreather eligen no llevar suficiente rescate para un ascenso seguro respirando en circuito abierto, sino que confían en el rebreather, creyendo que una falla irrecuperable del rebreather es muy poco probable. Esta práctica se conoce como alpinismo o buceo alpinista y generalmente se desaconseja debido al riesgo extremadamente alto percibido de muerte si el rebreather falla. [12]
Una diferencia importante entre el buceo con rebreather y el buceo con escafandra autónoma de circuito abierto es el control preciso de la flotabilidad neutra. Cuando un buceador con escafandra autónoma de circuito abierto inhala, una cantidad de gas altamente comprimido de su cilindro se reduce en presión mediante un regulador y entra en los pulmones a un volumen mucho mayor que el que ocupaba en el cilindro. Esto significa que el buceador tiene una tendencia a elevarse ligeramente con cada inhalación y a hundirse ligeramente con cada exhalación. Esto no le sucede a un buceador con rebreather, porque el buceador está haciendo circular un volumen de gas aproximadamente constante entre sus pulmones y el contrapulmón. Esto no es específicamente una ventaja o desventaja, pero requiere algo de práctica para adaptarse a la diferencia. [5] [1]
Un rebreather funciona eliminando el dióxido de carbono del gas exhalado, reponiendo el oxígeno utilizado y proporcionando el gas reciclado a presión ambiente para que el buceador lo inhale. [1]
En el buceo con rebreather, la resistencia efectiva típica del depurador será de media hora a varias horas de respiración, dependiendo del tipo y tamaño del depurador, las características absorbentes, la temperatura y presión ambientales, la mecánica operativa del rebreather y la cantidad de dióxido de carbono producido por el buceador, que depende principalmente de su tasa de trabajo metabólico . [8]
Una necesidad básica de un rebreather es evitar que la presión parcial de oxígeno ( ) en la mezcla baje demasiado (provocando hipoxia ) o aumente demasiado (provocando toxicidad por oxígeno ). En los seres humanos, la necesidad de respirar normalmente se debe a un alto nivel de dióxido de carbono en la sangre, en lugar de a la falta de oxígeno. Si no se agrega suficiente oxígeno nuevo, la proporción de oxígeno en el circuito puede llegar a ser demasiado baja para mantener la conciencia y, finalmente, demasiado baja para mantener la vida. La hipoxia grave resultante causa un desmayo repentino con poca o ninguna advertencia. Esto hace que la hipoxia sea un peligro mortal para los buceadores con rebreather. [1]
El método utilizado para controlar el rango de presión parcial de oxígeno en el circuito de respiración depende del tipo de rebreather.
En un rebreather de oxígeno, una vez que el circuito se ha purgado completamente, la mezcla es efectivamente estática al 100% de oxígeno, y la presión parcial es una función únicamente de la profundidad. En algunos rebreathers de oxígeno antiguos, el buceador tenía que abrir y cerrar manualmente la válvula del cilindro de oxígeno para rellenar el contrapulmón cada vez que el volumen bajaba. En otros, se proporciona un pequeño flujo continuo de oxígeno mediante una válvula de restricción de flujo, pero el equipo también tiene una válvula de derivación manual para el descenso y cuando el consumo excede el suministro. En rebreathers de oxígeno más avanzados, la presión en el contrapulmón controla el flujo de oxígeno con una válvula de demanda que agregará gas cuando la bolsa esté vacía y la presión interna caiga por debajo de la ambiental.
En un rebreather semicerrado, la mezcla de bucle depende de una combinación de factores:
En los rebreathers de circuito cerrado controlados manualmente, el buzo controla la mezcla de gases y el volumen en el circuito inyectando manualmente oxígeno y gases diluyentes en el circuito y venteando el circuito. El circuito tiene una válvula de alivio de presión para evitar daños causados por la sobrepresión del circuito cuando la válvula de la boquilla está cerrada.
Los rebreathers de circuito cerrado controlados electrónicamente tienen sensores de oxígeno electrogalvánicos que monitorean la presión parcial de oxígeno y sistemas de control electrónico que inyectan más oxígeno para mantener el punto establecido y emiten una advertencia audible, visual o vibratoria al buzo si la presión parcial de oxígeno alcanza niveles peligrosamente altos o bajos. [1]
El volumen en el circuito de los SCR y CCR generalmente se mantiene mediante una válvula diluyente automática controlada por presión , que funciona con el mismo principio que una válvula de demanda, para agregar diluyente cuando la inhalación reduce la presión en el circuito durante el descenso o si el buceador elimina gas del circuito exhalando por la nariz. [1]
Un punto de ajuste (o set point) es un valor límite programado por el usuario o establecido en fábrica para la presión parcial de oxígeno deseada en un circuito de rebreather. La retroalimentación de la presión parcial de oxígeno real medida por los sensores de oxígeno se compara con los puntos de ajuste y, si se desvía fuera de los límites de los puntos de ajuste superior e inferior, el sistema de control activará una válvula solenoide para agregar oxígeno o gas diluyente al circuito para corregir el contenido de oxígeno hasta que vuelva a estar dentro de los límites del punto de ajuste. Por lo general, el usuario puede anular la adición de gas mediante la activación manual de las válvulas de inyección. [5] [1]
Algunos sistemas de control permiten cambiar los valores de ajuste en función de la profundidad, de modo que se puede seleccionar un par de valores de ajuste para la parte principal de la inmersión y otro par, normalmente más rico, para la descompresión acelerada por encima de la profundidad límite. El cambio es automático durante el ascenso, pero los valores de ajuste altos no se activan antes del ascenso, ya que generalmente no son deseables durante el descenso y la parte principal de la inmersión. [5] [1]
El punto de ajuste del sector profundo se elige para minimizar la obligación de descompresión y, al mismo tiempo, mantener un bajo riesgo de toxicidad por oxígeno durante la duración prevista de la inmersión. Se pueden utilizar valores que van desde alrededor de 1,4 bar para una inmersión corta hasta 1,0 bar para una inmersión muy larga, siendo de 1,2 a 1,3 bar un compromiso de uso general frecuente (consulte las tablas de rebreather de la Marina de los EE. UU.). El punto de ajuste de descompresión tiende a ser un poco más alto para acelerar la eliminación de gases inertes, manteniendo al mismo tiempo un bajo riesgo de toxicidad por oxígeno. Por lo general, se eligen valores entre 1,4 y 1,6 bar, según la duración prevista de la descompresión. [5] [1]
La duración del gas depende de la cantidad de gas disponible y del sistema de control de la inyección para mantener los puntos de ajuste de la presión parcial de oxígeno. Estos incluyen un flujo másico constante, control manual y control automatizado mediante la inyección de gas a través de una válvula solenoide. La inyección puede seguir el modelo "bang-bang", "on-off" o "histéresis", donde la válvula se activa y se inyecta gas hasta que alcanza el límite superior del punto de ajuste, se desactiva hasta que la presión parcial se reduce al límite inferior del punto de ajuste y se inicia de nuevo la inyección, o modelos más complejos como el control proporcional-integral-derivativo (PID), en el que la tasa de inyección se controla teniendo en cuenta la tasa de uso actual y los cambios en la tasa de uso. La duración del gas puede verse afectada por el modelo de control utilizado. [8]
En los rebreathers de circuito cerrado, la mezcla de gases del circuito de respiración es conocida (100 % oxígeno) o bien es monitoreada y controlada dentro de límites establecidos, ya sea por el buceador o por el circuito de control, pero en el caso de los rebreathers semicerrados, donde la mezcla de gases depende de los ajustes previos a la inmersión y del esfuerzo del buceador, es necesario calcular el rango posible de composición de gases durante una inmersión. El cálculo depende del modo de adición de gas.
Un buceador con una carga de trabajo constante durante condiciones de trabajo aeróbico utilizará una cantidad aproximadamente constante de oxígeno como fracción del volumen respiratorio por minuto (RMV, o ). Esta relación entre la ventilación por minuto y el consumo de oxígeno es la relación de extracción , y normalmente se encuentra en el rango de 17 a 25 con un valor normal de alrededor de 20 para humanos sanos. Se han medido valores tan bajos como 10 y tan altos como 30. [13] Las variaciones pueden ser causadas por la dieta del buceador y el espacio muerto del buceador y el equipo, niveles elevados de dióxido de carbono o un mayor trabajo respiratorio y tolerancia al dióxido de carbono.
Por lo tanto, el volumen de gas en el circuito de respiración puede describirse como aproximadamente constante, y la adición de gas fresco debe equilibrar la suma del volumen vertido, el oxígeno eliminado metabólicamente y el cambio de volumen debido al cambio de profundidad. (el dióxido de carbono metabólico agregado a la mezcla es eliminado por el depurador y, por lo tanto, no afecta la ecuación)
La presión parcial de oxígeno en un sistema de flujo másico constante está controlada por el caudal de gas de alimentación a través del orificio y el consumo de oxígeno del buzo. En este caso, la tasa de descarga es igual a la tasa de alimentación menos el consumo de oxígeno.
El cambio en la fracción de oxígeno en el circuito respiratorio puede describirse mediante la siguiente ecuación: [14]
Dónde:
Esto nos lleva a la ecuación diferencial:
Con solución:
Que comprende un estado estacionario y un término transitorio.
El término de estado estable es suficiente para la mayoría de los cálculos:
La fracción de oxígeno en estado estacionario en el circuito respiratorio, , se puede calcular a partir de la fórmula: [14]
Dónde:
en un sistema consistente de unidades.
Como el consumo de oxígeno es una variable independiente, una velocidad de alimentación fija proporcionará un rango de posibles fracciones de oxígeno para cualquier profundidad dada. Por razones de seguridad, el rango se puede determinar calculando la fracción de oxígeno para el consumo máximo y mínimo de oxígeno, así como la velocidad esperada.
(sin compensación de profundidad, también conocido como escape de volumen variable (VVE) [15] )
La presión parcial de oxígeno en un sistema de adición pasiva se controla mediante la frecuencia respiratoria del buceador. El gas de alimentación se añade mediante una válvula que es equivalente a una válvula de demanda de circuito abierto en cuanto a su funcionamiento, que se abre para suministrar gas cuando el contrapulmón está vacío: la placa superior móvil del contrapulmón funciona como el diafragma de una válvula de demanda para operar la palanca que abre la válvula cuando el volumen del contrapulmón es bajo. El volumen puede ser bajo porque el fuelle interno ha descargado una parte de la respiración anterior al medio ambiente, o porque un aumento de profundidad ha provocado que el contenido se comprima, o una combinación de estas causas. El oxígeno utilizado por el buceador también disminuye lentamente el volumen de gas en el circuito.
El cambio en la fracción de oxígeno en el sistema puede describirse mediante la siguiente ecuación: [16]
Dónde:
Esto nos lleva a la ecuación diferencial:
Con solución:
Que comprende un estado estacionario y un término transitorio.
El término de estado estable es suficiente para la mayoría de los cálculos:
La fracción de oxígeno en estado estacionario en el circuito respiratorio, , se puede calcular a partir de la fórmula: [16]
Dónde:
en un sistema consistente de unidades.
El volumen de gas expulsado está relacionado con el volumen minuto espirado y la presión ambiente :
Dónde:
Por sustitución:
Que puede insertarse en la ecuación de estado estable para obtener:
Lo cual se simplifica a:
En este caso, el consumo de oxígeno y la velocidad de alimentación están fuertemente relacionados, y la concentración de oxígeno en el circuito es independiente de la absorción de oxígeno y es probable que permanezca dentro de tolerancias bastante estrechas del valor calculado para una profundidad determinada.
La fracción de oxígeno del gas en el circuito se aproximará más al gas de alimentación para lograr una mayor profundidad.
La derivación anterior no tiene en cuenta la diferencia de temperatura entre el contenido pulmonar a 37 °C y el circuito respiratorio, que normalmente estará a una temperatura más baja. El RMV se expresa en litros por minuto a temperatura corporal y presión ambiente, el consumo de oxígeno en litros estándar por minuto (STP) y el volumen total de los pulmones y el circuito respiratorio en litros reales. [15] Esto se puede corregir utilizando la ecuación de estado general de los gases para proporcionar valores para estas variables a la temperatura del gas en el circuito. El efecto de las correcciones de temperatura es generalmente un valor ligeramente inferior para la fracción de oxígeno del gas del circuito. [17]
La MOD para un rebreather de gas mixto de circuito cerrado se basa generalmente en la MOD del diluyente, ya que es la mezcla más pobre que se puede garantizar. Después de una purga de diluyente, el gas debe ser respirable y esto limita la MOD, pero es posible utilizar más de una opción para el diluyente y cambiar el gas a una mezcla hipóxica para el sector más profundo de una inmersión y una mezcla normóxica para los sectores menos profundos.
Los cálculos de MOD para los SCR se basan generalmente en la MOD para el gas de suministro de máxima potencia, ya que esto puede utilizarse para el rescate a la profundidad de inmersión planificada completa y es la estimación del peor caso para la toxicidad del gas de bucle. Los cálculos de MOD también se pueden realizar para el gas de bucle tal como se calcula, pero esto está sujeto a variaciones que no siempre son predecibles con precisión. Los valores calculados de gas de bucle para sistemas de adición pasiva podrían posiblemente usarse para el cálculo de MOD de trabajo y el gas de suministro para MOD de emergencia dada la fracción de bucle relativamente estable en los sistemas de adición pasiva; sin embargo, la concentración de gas de bucle puede estar más cerca de la máxima potencia si el buceador trabaja duro y la ventilación aumenta más allá de la relación de extracción lineal.
El principio general de seguridad en el buceo, según el cual el buceador debe ser capaz de hacer frente a cualquier fallo del equipo que suponga una amenaza inmediata para la vida sin ayuda externa, se aplica también al buceo con rebreather. Si la recuperación de un fallo deja al buceador en una posición comprometida en la que existe un alto riesgo de que se produzca un modo de fallo puntual que ya no pueda controlar, la inmersión debe darse por finalizada. [ cita requerida ]
Los rebreathers tienen un riesgo intrínsecamente mayor de falla mecánica o eléctrica debido a su complejidad estructural y funcional, pero esto se puede mitigar con un buen diseño que proporcione redundancia de elementos críticos y llevando suficientes suministros de gas respirable alternativo para emergencias, incluida la descompresión requerida en caso de falla. El diseño tolerante a fallas , los diseños que minimizan el riesgo de errores de interfaz hombre-máquina y la capacitación adecuada en procedimientos que abordan esta área pueden ayudar a reducir la tasa de mortalidad. [18] [19]
Algunos problemas de seguridad en el buceo con rebreather pueden solucionarse mediante formación, mientras que otros pueden requerir un cambio en la cultura de seguridad técnica del buceador. Un problema de seguridad importante es que muchos buceadores se vuelven complacientes a medida que se familiarizan más con el equipo y comienzan a descuidar las listas de verificación previas a la inmersión mientras ensamblan y preparan el equipo para su uso, procedimientos que forman parte oficialmente de todos los programas de formación en rebreather. También puede haber una tendencia a descuidar el mantenimiento posterior a la inmersión, y algunos buceadores bucearán sabiendo que hay problemas funcionales con la unidad, porque saben que generalmente hay redundancia diseñada en el sistema. Esta redundancia tiene como objetivo permitir una finalización segura de la inmersión si ocurre bajo el agua, eliminando un punto de falla crítico. Bucear con una unidad que ya tiene una falla, significa que hay un solo punto crítico de falla en esa unidad, lo que podría causar una emergencia potencialmente mortal si otro elemento en la ruta crítica fallara. El riesgo puede aumentar en órdenes de magnitud. [20]
Además del riesgo de otros trastornos del buceo a los que están expuestos los buceadores de circuito abierto, los buceadores con rebreather también están más expuestos a peligros que están directamente relacionados con la eficacia y la fiabilidad del diseño y la construcción de rebreathers genéricos y específicos, no necesariamente con los principios de la rebreather:
Cada tipo de rebreather tiene limitaciones en cuanto al rango operativo seguro y peligros específicos inherentes al método de operación, que afectan el rango operativo y los procedimientos operativos.
Los rebreathers de oxígeno son simples y confiables debido a su simplicidad. La mezcla de gases es conocida y confiable siempre que el circuito se purgue adecuadamente al comienzo de una inmersión y se use el gas correcto. Hay pocas cosas que puedan fallar con el funcionamiento, aparte de inundaciones, fugas, quedarse sin gas y rotura del depurador, todas las cuales son obvias para el usuario, y no hay riesgo de enfermedad por descompresión, por lo que el ascenso libre de emergencia a la superficie siempre es una opción en aguas abiertas. La limitación crítica del rebreather de oxígeno es el límite de profundidad máxima operativa muy bajo , debido a consideraciones de toxicidad del oxígeno . [25]
Los SCR de adición activa varían en complejidad, pero todos funcionan con un circuito de respiración que normalmente está cerca del límite superior de su capacidad. Por lo tanto, si el sistema de adición de gas falla, el volumen de gas en el circuito generalmente seguirá siendo suficiente para no advertir al buceador de que el oxígeno se está agotando y el riesgo de hipoxia es relativamente alto.
La adición de un flujo másico constante proporciona al circuito un gas adicional que es independiente de la profundidad y del consumo metabólico de oxígeno. Si no se tiene en cuenta la adición para compensar los aumentos de profundidad, la resistencia de la unidad es básicamente fija para una combinación dada de orificio y gas de suministro. Sin embargo, la presión parcial de oxígeno variará según los requisitos metabólicos y, por lo general, esto solo es predecible dentro de ciertos límites. La composición incierta del gas significa que, por lo general, se realizan estimaciones del peor caso posible tanto para la profundidad operativa máxima como para las consideraciones de descompresión. A menos que el gas sea monitoreado en tiempo real por una computadora de descompresión con un sensor de oxígeno, estos rebreathers tienen un rango de profundidad segura más pequeño que el circuito abierto con el mismo gas y son una desventaja para la descompresión.
Un riesgo específico del sistema de medición de gas es que si el orificio está parcial o totalmente bloqueado, el gas en el circuito se quedará sin oxígeno sin que el buceador se dé cuenta del problema. Esto puede provocar hipoxia y pérdida de conocimiento sin previo aviso. Esto se puede mitigar controlando la presión parcial en tiempo real mediante un sensor de oxígeno, pero esto aumenta la complejidad y el costo del equipo.
El principio de funcionamiento es añadir una masa de oxígeno proporcional al volumen de ventilación. La adición de gas fresco se realiza controlando la presión en una cámara de dosificación proporcional al volumen del fuelle del contrapulmón. La cámara de dosificación se llena con gas fresco a una presión proporcional al volumen del fuelle, con la presión más alta cuando el fuelle está en la posición vacía. Cuando el fuelle se llena durante la exhalación, el gas se libera desde la cámara de dosificación al circuito respiratorio, proporcional al volumen en el fuelle durante la exhalación, y se libera por completo cuando el fuelle está lleno. El exceso de gas se vierte al medio ambiente a través de la válvula de sobrepresión después de que el fuelle está lleno.
No existe una dependencia de la dosis en la profundidad o el consumo de oxígeno. La relación de la dosis es constante una vez que se ha seleccionado el gas, y las variaciones restantes en la fracción de oxígeno se deben a las variaciones en la relación de extracción. Este sistema proporciona una fracción de oxígeno bastante estable que es una aproximación razonable del circuito abierto para fines de descompresión y profundidad operativa máxima.
Si el suministro de gas al mecanismo de dosificación fallara sin previo aviso, la adición de gas se detendría y el buceador consumiría el oxígeno del gas de circuito cerrado hasta que se volvería hipóxico y perdería el conocimiento. Para evitar esto, se necesita un sistema que advierta al buceador que hay una falla en el suministro de gas de alimentación, por lo que debe tomar las medidas adecuadas. Esto se puede hacer mediante métodos puramente mecánicos.
La adición pasiva se basa en la inhalación por parte del buceador para activar la adición de gas cuando el volumen de gas en el circuito de respiración es bajo. Esto le proporcionará una advertencia al buceador si el sistema de adición deja de funcionar por cualquier motivo, ya que el sistema de descarga continuará vaciando el circuito y el buceador tendrá un volumen de gas decreciente para respirar. Esto generalmente proporcionará una advertencia adecuada antes de que sea probable que se produzca hipoxia.
Un mecanismo de adición de gas controlado por contrapulmón con fuelle concéntrico se basa en la contracción completa del contrapulmón para inyectar gas fresco. Esto funciona bien para mantener el volumen del circuito durante el descenso, pero puede no ser eficaz durante el ascenso si la expansión del gas en el circuito debido a la reducción de la presión ambiental es lo suficientemente rápida como para evitar que el fuelle active suficientemente la válvula de adición. Este efecto se puede contrarrestar con un ascenso lo suficientemente lento o pausas frecuentes durante el ascenso para permitir la inhalación a una profundidad constante. La gravedad del riesgo también depende de la fracción de oxígeno del gas de suministro y de la relación del fuelle.
La extensión de gas para el SCR de adición pasiva sin compensación de profundidad es directamente proporcional a la relación de fuelle, la proporción de gas que se descarga durante cada ciclo de respiración. Una relación pequeña significa que la cantidad de gas que se agrega en cada ciclo es pequeña y el gas se vuelve a respirar más veces, pero también significa que se elimina más oxígeno de la mezcla de gases del circuito y, a poca profundidad, el déficit de oxígeno en comparación con la concentración de gas de suministro es grande. Una relación de fuelle grande agrega una proporción mayor del volumen de respiración como gas fresco y esto mantiene la mezcla de gases más cerca de la composición de suministro a poca profundidad, pero consume el gas más rápido.
El mecanismo es mecánicamente simple y confiable, y no es sensible al bloqueo por partículas pequeñas. Es más probable que tenga fugas que que se bloquee, lo que consumiría gas más rápido, pero no comprometería la seguridad de la mezcla de gases. La fracción de oxígeno del gas de circuito es considerablemente menor que la del gas de suministro en aguas poco profundas, y solo ligeramente menor a mayores profundidades, por lo que el rango de profundidad seguro para un gas de suministro dado es menor que para el circuito abierto, y la variación en la concentración de oxígeno también es desventajosa para la descompresión. El cambio de gas puede compensar esta limitación a expensas de la complejidad de la construcción y el funcionamiento. La capacidad de cambiar al circuito abierto en profundidades poco profundas es una opción que puede compensar la reducción del contenido de oxígeno a esas profundidades, a expensas de la complejidad operativa y el gran aumento del uso de gas mientras se está en circuito abierto. Esto puede considerarse un problema relativamente menor si se considera el requisito de gas de rescate. El buzo llevará el gas de todos modos, y usarlo para la descompresión al final de una inmersión no aumenta el requisito de volumen para la planificación de la inmersión.
La fracción de oxígeno del circuito depende en gran medida de una suposición precisa de la tasa de extracción. Si se elige incorrectamente, la fracción de oxígeno puede diferir significativamente del valor calculado. Hay muy poca información disponible sobre la variación de la tasa de extracción en referencias de fácil acceso.
La extensión de gas para el rebreather de adición pasiva con compensación de profundidad es aproximadamente proporcional al uso metabólico. El volumen de gas descargado por el sistema es, para una profundidad dada, una fracción fija del volumen respirado por el buceador, como en el caso del sistema sin compensación de profundidad. Sin embargo, esta relación cambia en proporción inversa a la presión ambiental: la relación de fuelle es mayor en la superficie y disminuye con la profundidad. El efecto es que se descarga una cantidad de gas de proporción de masa razonablemente constante con el uso de oxígeno, y la misma cantidad, en promedio, es suministrada por la válvula de adición, para completar el volumen del circuito en estado estable. Esto es muy similar al SCR controlado por demanda que se aplica a la fracción de oxígeno del gas del circuito, que permanece casi constante en todas las profundidades donde la compensación es lineal y para niveles aeróbicos de ejercicio. Las limitaciones de este sistema parecen estar principalmente en la complejidad mecánica, el volumen y la masa del equipo. La linealidad de la compensación de profundidad está limitada por consideraciones estructurales y, por debajo de cierta profundidad, la compensación será menos efectiva y finalmente se disipará. Sin embargo, esto no tiene un gran efecto en la fracción de oxígeno, ya que los cambios a esas profundidades ya son pequeños. Las concentraciones ligeramente más altas en este caso están un poco más cerca del valor del gas de suministro que si la compensación todavía fuera efectiva. El PASCR compensado en profundidad puede proporcionar un gas respirable casi idéntico al circuito abierto en un amplio rango de profundidades, con una fracción de oxígeno pequeña y casi constante en el gas respirable, lo que elimina una limitación importante del sistema no compensado a expensas de la complejidad mecánica.
El rebreather de circuito cerrado de gas mixto puede proporcionar una mezcla de gases optimizada para cualquier profundidad y duración determinadas, y lo hace con gran precisión y eficiencia en el uso del gas hasta que falla, y existen varias formas en que puede fallar. Muchos de los modos de falla no son fácilmente identificados por el buzo sin el uso de sensores y alarmas, y varios modos de falla pueden reducir la mezcla de gases a una inadecuada para sustentar la vida. Este problema se puede manejar monitoreando el estado del sistema y tomando las medidas adecuadas cuando se desvía del estado deseado. La composición del gas del circuito es inherentemente inestable, por lo que se requiere un sistema de control con retroalimentación. La presión parcial de oxígeno, que es la característica que se debe controlar, debe medirse y el valor debe proporcionarse al sistema de control para que tome medidas correctivas. El sistema de control puede ser el buzo o un circuito electrónico. Los sensores de medición son susceptibles de fallar por varias razones, por lo que se requiere más de uno, de modo que si uno falla sin previo aviso, el buzo puede usar el otro u otros para realizar una terminación controlada de la inmersión. [5] [1]
El rebreather de circuito cerrado controlado manualmente (MCCCR o MCCR) depende de la atención, el conocimiento y la habilidad del buzo para mantener la mezcla de gases en la composición deseada. Se basa en sensores electroquímicos e instrumentos de monitoreo electrónico para proporcionar al buzo la información necesaria para tomar las decisiones necesarias y tomar las medidas correctas para controlar la mezcla de gases. El buzo debe estar al tanto del estado del sistema en todo momento, lo que aumenta la carga de trabajo, pero junto con la experiencia, el buzo desarrolla y conserva las habilidades de mantener la mezcla dentro de los límites planificados y está bien equipado para manejar fallas menores. El buzo sigue siendo consciente de la necesidad de verificar constantemente el estado del equipo, ya que esto es necesario para mantenerse con vida.
El rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente (ECCCR o ECCR) utiliza circuitos electrónicos para monitorear el estado del gas de circuito cerrado en tiempo real y realizar ajustes para mantenerlo dentro de tolerancias estrechas. Generalmente es muy eficaz en esta función hasta que algo sale mal. Cuando algo sale mal, el sistema debe notificar al buceador sobre la falla para que se puedan tomar las medidas adecuadas. Pueden ocurrir dos fallas críticas que el buceador puede no notar.
Un problema insidioso con el fallo del sensor de oxígeno es cuando un sensor indica una presión parcial de oxígeno baja que en realidad no es baja, sino una falla del sensor. Si el buzo o el sistema de control responden a esto agregando oxígeno, se puede generar un gas hiperóxico que puede provocar convulsiones. Para evitar esto, se instalan múltiples sensores en los ECCCR, de modo que el fallo de una sola celda no tenga consecuencias fatales. Se utilizan tres o cuatro celdas para los sistemas que utilizan lógica de votación. [19] [5]
Un circuito de control puede fallar de maneras complejas. Si no se realizan pruebas exhaustivas de los modos de falla, el usuario no puede saber qué podría suceder si el circuito falla, y algunas fallas pueden producir consecuencias inesperadas. Una falla que no alerta al usuario sobre el problema correcto puede tener consecuencias fatales. [19]
Los sistemas de alarma ECCCR pueden incluir pantallas intermitentes en los teléfonos, LED intermitentes en las pantallas de visualización frontal , alarmas audibles y alarmas vibratorias. [19] [5] [1]
Varios modos de falla son comunes a la mayoría de los tipos de rebreather de buceo, y otros pueden ocurrir solo cuando se utiliza la tecnología específica en el rebreather.
Hay varias formas en que el depurador puede fallar o volverse menos eficiente:
Consecuencias: La falta de eliminación del dióxido de carbono del gas respirable da como resultado una acumulación de dióxido de carbono que conduce a la hipercapnia . Esto puede ocurrir gradualmente, durante varios minutos, con suficiente aviso para que el buceador salga del agua, o puede suceder en segundos, a menudo asociado con un aumento repentino de la profundidad que aumenta proporcionalmente la presión parcial del dióxido de carbono, y cuando esto sucede, la aparición de los síntomas puede ser tan repentina y extrema que el buceador no puede controlar su respiración lo suficiente como para cerrar y quitar la DSV y cambiarla por un regulador de rescate. Este problema se puede mitigar utilizando una válvula de rescate incorporada en la boquilla del rebreather que permite cambiar entre el circuito abierto y el de bucle sin tener que quitar la boquilla. [26]
Prevención:
Mitigación: El procedimiento adecuado en caso de rotura o cualquier otro fallo del depurador es el rescate, ya que no hay nada que se pueda hacer para corregir el problema bajo el agua. La rotura del depurador produce toxicidad por dióxido de carbono (hipercapnia), que generalmente produce síntomas de una necesidad intensa, incluso desesperada, de respirar. Si el buceador no sale a un gas respirable con bajo contenido de dióxido de carbono con bastante rapidez, la necesidad de respirar puede impedir que se quite la boquilla incluso durante el breve tiempo necesario para hacer el cambio. Una válvula de rescate integrada en la válvula de buceo/superficie o conectada a la máscara facial completa reduce esta dificultad. [5]
El control de la presión parcial de oxígeno en el circuito respiratorio se realiza generalmente mediante celdas electroquímicas, que son sensibles al agua en la celda y en el circuito. También están sujetas a fallas graduales debido al uso de los materiales reactivos y pueden perder sensibilidad en condiciones de frío. Cualquiera de los modos de falla puede generar lecturas inexactas, sin ninguna advertencia obvia. Las celdas deben probarse a la presión parcial de oxígeno más alta disponible y deben reemplazarse después de un período de uso y una vida útil recomendados por el fabricante.
Prevención: El uso de varios sensores de oxígeno con circuitos independientes reduce el riesgo de perder información sobre la presión parcial de oxígeno. Un CCR controlado electrónicamente generalmente utiliza un mínimo de tres monitores de oxígeno para garantizar que, si uno falla, podrá identificar la celda que falló con una fiabilidad razonable. El uso de celdas de sensores de oxígeno con diferentes edades o historiales reduce el riesgo de que todas fallen al mismo tiempo, y es probable que probar las celdas antes de una inmersión con una presión parcial de oxígeno superior al valor de alarma identifique las celdas que están a punto de fallar. [5]
Mitigación: Si el monitoreo de oxígeno falla, el buceador no puede estar seguro de que el contenido de un rebreather CCR de gas mixto mantendrá la conciencia. El rescate es la única opción segura. [5] El monitoreo de oxígeno es generalmente una función opcional en un SCR, pero puede ser parte de los cálculos de descompresión en tiempo real. La acción apropiada dependerá de las circunstancias, pero este no es un evento que ponga en peligro la vida de inmediato.
Si se utiliza más de una celda de sensor de oxígeno estadísticamente independiente, es poco probable que más de una falle a la vez. Si se supone que solo fallará una celda, entonces es probable que al comparar tres o más salidas que se hayan calibrado en dos puntos se detecte la celda que falló, suponiendo que dos celdas cualesquiera que produzcan la misma salida son correctas y la que produce una salida diferente es defectuosa. Esta suposición suele ser correcta en la práctica, en particular si hay alguna diferencia en el historial de las celdas involucradas. [30] El concepto de comparar la salida de tres celdas en el mismo lugar del circuito y controlar la mezcla de gases en función de la salida promedio de las dos con la salida más similar en un momento dado se conoce como lógica de votación y es más confiable que el control basado en una sola celda. Si la salida de la tercera celda se desvía lo suficiente de las otras dos, una alarma indica una falla probable de la celda. Si esto ocurre antes de la inmersión, el rebreather se considera inseguro y no debe usarse. Si ocurre durante una inmersión, indica un sistema de control poco confiable y la inmersión debe abortarse. Continuar una inmersión utilizando un rebreather con una alarma de celda averiada aumenta significativamente el riesgo de una falla fatal del control del circuito. Este sistema no es totalmente confiable. Se ha informado de al menos un caso en el que dos celdas fallaron de manera similar y el sistema de control descartó la celda restante que funcionaba bien. [31]
Si la probabilidad de falla de cada celda fuera estadísticamente independiente de las demás, y cada celda por sí sola fuera suficiente para permitir el funcionamiento seguro del rebreather, el uso de tres celdas completamente redundantes en paralelo reduciría el riesgo de falla en cinco o seis órdenes de magnitud. [31]
La lógica de votación cambia esto considerablemente. Para que la unidad funcione de manera segura no debe fallar la mayoría de las celdas. Para decidir si una celda está funcionando correctamente, debe compararse con un resultado esperado. Esto se hace comparándola con los resultados de otras celdas. En el caso de dos celdas, si los resultados difieren, entonces al menos uno debe estar equivocado, pero no se sabe cuál. En tal caso, el buceador debe asumir que la unidad no es segura y saltar al circuito abierto. Con tres celdas, si todas difieren dentro de una tolerancia aceptada, todas pueden considerarse funcionales. Si dos difieren dentro de la tolerancia y la tercera no, las dos que están dentro de la tolerancia pueden considerarse funcionales y la tercera defectuosa. Si ninguna está dentro de la tolerancia de las demás, todas pueden estar defectuosas, y si una no lo está, no hay forma de identificarla. [31]
Con esta lógica, la mejora en la confiabilidad obtenida con el uso de la lógica de votación, donde al menos dos sensores deben funcionar para que el sistema funcione, se reduce considerablemente en comparación con la versión completamente redundante. Las mejoras son solo del orden de uno a dos órdenes de magnitud. Esto sería una gran mejora con respecto al sensor único, pero el análisis anterior ha asumido la independencia estadística del fallo de los sensores, lo que generalmente no es realista. [31]
Los factores que hacen que las salidas celulares en un rebreather sean estadísticamente dependientes incluyen: [31]
Esta dependencia estadística se puede minimizar y mitigar mediante: [31]
Un método alternativo para proporcionar redundancia en el sistema de control es recalibrar los sensores periódicamente durante la inmersión exponiéndolos a un flujo de diluyente u oxígeno o ambos en diferentes momentos, y utilizando la salida para verificar si la celda está reaccionando apropiadamente al gas conocido a la profundidad conocida. Este método tiene la ventaja adicional de permitir la calibración a una presión parcial de oxígeno mayor que 1 bar. [31] Este procedimiento puede realizarse automáticamente, cuando el sistema ha sido diseñado para hacerlo, o el buceador puede realizar manualmente una descarga de diluyente a cualquier profundidad a la que el diluyente sea respirable para comparar las lecturas de la celda con una presión conocida y absoluta para verificar los valores mostrados. Esta prueba no solo valida la celda. Si el sensor no muestra el valor esperado, es posible que el sensor de oxígeno, el sensor de presión (profundidad) o la mezcla de gases , o cualquier combinación de estos, estén defectuosos. Como estos tres posibles fallos podrían poner en peligro la vida, la prueba es bastante potente. [31]
Si falla el circuito de control de la inyección de oxígeno, el modo habitual de falla es que se cierren las válvulas de inyección de oxígeno. A menos que se tomen medidas, el gas respirable se volverá hipóxico con consecuencias potencialmente fatales. Un modo alternativo de falla es cuando las válvulas de inyección se mantienen abiertas, lo que da como resultado una mezcla de gases cada vez más hiperóxica en el circuito, lo que puede representar el peligro de toxicidad por oxígeno .
Prevención: Existen dos enfoques básicos posibles: se puede utilizar un sistema de control independiente redundante o se puede aceptar el riesgo de que falle el sistema único y el buzo asume la responsabilidad del control manual de la mezcla de gases en caso de que falle.
Mitigación: La mayoría (posiblemente todos) de los CCR controlados electrónicamente tienen un control manual de la inyección. Si la inyección electrónica falla, el usuario puede tomar el control manual de la mezcla de gases, siempre que el control de oxígeno siga funcionando de manera confiable. Por lo general, se proporcionan alarmas para advertir al buzo de la falla.
La resistencia respiratoria de un circuito puede más que triplicarse si el material del depurador se inunda. [32] La absorción de dióxido de carbono por el depurador requiere una cierta cantidad de humedad para la reacción, pero un exceso degradará la absorción y puede conducir a una aceleración de la penetración.
Prevención: Las comprobaciones de fugas previas a la inmersión y un montaje cuidadoso son la clave para evitar fugas a través de las conexiones y detectar daños. La prueba de presión negativa es la más importante para este fin. Esta prueba requiere que el circuito de respiración mantenga una presión ligeramente inferior a la ambiental durante unos minutos para indicar que los sellos evitarán fugas en el circuito. El cuidado al utilizar la válvula de buceo/superficie evitará que se inunde la boquilla. Esta válvula siempre debe estar cerrada cuando la boquilla esté fuera de la boca bajo el agua.
Mitigación: El buceador generalmente se dará cuenta de la inundación por el aumento de la resistencia respiratoria, el ruido del agua o la acumulación de dióxido de carbono y, a veces, por la pérdida de flotabilidad. Un cóctel cáustico suele ser una señal de una inundación bastante extensa y solo es probable si hay muchas partículas pequeñas en el material del depurador o si se utiliza un material absorbente relativamente soluble. Algunos rebreathers tienen trampas de agua para evitar que el agua que ingresa a través de la boquilla llegue hasta el depurador y, en algunos casos, existen mecanismos para eliminar el agua del circuito mientras se bucea. Algunos depuradores prácticamente no se ven afectados por el agua, ya sea debido al tipo de medio absorbente o debido a una membrana protectora. [ cita requerida ] Si todo lo demás falla y el circuito se inunda más allá de su funcionalidad segura, el buceador puede salir para abrir el circuito.
Un rebreather bien ensamblado y en buenas condiciones no debe perder gas del circuito de respiración al ambiente, excepto lo que requieran consideraciones funcionales, como la ventilación durante el ascenso o para compensar o controlar la adición de gas en un rebreather semicerrado. [5]
Prevención: La preparación previa al uso del rebreather incluye la comprobación de los sellos y la verificación de fugas posterior al ensamblaje. La prueba de presión positiva verifica que la unidad ensamblada pueda mantener una leve presión positiva interna durante un período breve, lo que es una indicación de que no se produce una fuga de gas fuera del circuito. La inspección y el reemplazo de los componentes blandos deben detectar daños antes de que fallen. [5]
Mitigación: Una pequeña fuga de gas no es en sí misma un problema grave, pero suele ser una señal de daño o de un montaje incorrecto que puede convertirse más tarde en un problema más grave. Los manuales de funcionamiento del fabricante suelen exigir al usuario que identifique la causa de cualquier fuga y la rectifique antes de utilizar el equipo. El equipo de buceo evaluará la causa y el riesgo de las fugas que se produzcan durante una inmersión, pero no suele haber mucho que se pueda hacer al respecto en el agua. Se pueden tolerar fugas menores o se puede cambiar la inmersión, según la gravedad y las circunstancias de la inmersión. Una fuga importante puede requerir un rescate. [5]
Un bloqueo en el orificio de flujo másico constante es una de las fallas más peligrosas de este tipo de rebreather semicerrado, ya que restringirá el suministro de gas de alimentación y puede generar un gas de bucle hipóxico con un alto riesgo de que el buzo pierda el conocimiento y se ahogue o sufra asfixia seca.
Prevención: La inspección y prueba de flujo del orificio CMF antes de cada inmersión o en cada día de inmersión garantizará que el orificio no se obstruya por corrosión, y un microfiltro aguas arriba para atrapar partículas lo suficientemente grandes como para bloquear el orificio reducirá en gran medida el riesgo de bloqueo durante una inmersión por materia extraña en el suministro de gas. [ cita requerida ] Algunos rebreathers utilizan dos orificios, ya que esto generalmente garantizará que al menos uno permanezca funcional y es menos probable que el gas se vuelva fatalmente hipóxico. [ cita requerida ]
Mitigación: Si se monitorea el contenido de oxígeno y el buzo identifica un problema con el suministro de gas de alimentación, es posible agregar gas manualmente o inducir la activación de la válvula de diluyente automática exhalando al ambiente a través de la nariz y, de ese modo, reduciendo artificialmente el volumen de gas en el circuito. La adición forzada de gas aumentará el contenido de oxígeno, pero la inmersión debe finalizar ya que este problema no se puede corregir durante la inmersión. Este peligro es el argumento más sólido para el monitoreo de la presión parcial de oxígeno en un SCR CMF. [ cita requerida ] .
El porcentaje de muertes que involucran el uso de un rebreather entre residentes de Estados Unidos y Canadá aumentó de aproximadamente 1 a 5% del total de muertes por buceo recopiladas por Divers Alert Network desde 1998 hasta 2004. [33] Las investigaciones sobre muertes por rebreather se centran en tres áreas principales: médica, de equipo y de procedimiento. [33]
Divers Alert Network (DAN) informa de que se producen entre 80 y 100 accidentes mortales por cada 500.000 a 1 millón de buceadores activos en los EE. UU., por año. Las tasas de accidentes en circuito abierto de British Sub-Aqua Club (BSAC) y DAN son muy similares, aunque las inmersiones de BSAC tienen una mayor proporción de inmersiones profundas y con descompresión.
Un análisis de 164 accidentes fatales con rebreathers documentados desde 1994 hasta febrero de 2010 por Deeplife, informa una tasa de accidentes fatales de uno en 243 por año, utilizando una suposición conservadora de crecimiento lineal del uso de rebreathers y un promedio de alrededor de 2500 participantes activos durante ese tiempo. Esta es una tasa de accidentes fatales más de 100 veces mayor que la del buceo con circuito abierto. Las estadísticas indican que la elección del equipo tiene un efecto dramático en la seguridad del buceo. [34]
Un análisis posterior de estas muertes por rebreather [35] encontró imprecisiones significativas en los datos originales. La revisión muestra que el riesgo de muerte al bucear con un rebreather es del orden de 5,33 muertes por cada 100.000 inmersiones, aproximadamente 10 veces el riesgo de bucear con circuito abierto o montar a caballo, cinco veces el riesgo de paracaidismo o ala delta, pero una octava parte del riesgo de salto base. No se encontraron diferencias significativas al comparar los MCCR con los ECCR o entre marcas de rebreather desde 2005, pero no se dispone de información precisa sobre el número de buceadores activos con rebreather y el número de unidades vendidas por cada fabricante. La encuesta también concluyó que gran parte del aumento de la mortalidad asociada con el uso de CCR puede estar relacionado con el uso a una profundidad mayor que la media para el buceo recreativo y con el comportamiento de alto riesgo de los usuarios, y que la mayor complejidad de los CCR los hace más propensos a fallas del equipo que el equipo de circuito abierto. [35]
La norma EN 14143 (2009) (Equipos respiratorios – Aparatos de buceo autónomos con rebreather [Autoridad: La Unión Europea según la Directiva 89/686/EEC]) exige que los fabricantes realicen un análisis de modo de falla, efectos y criticidad (FMECA), pero no existe ningún requisito de publicar los resultados, por lo que la mayoría de los fabricantes mantienen su informe de FMECA confidencial. La norma EN 14143 también exige el cumplimiento de la norma EN 61508. Según el informe Deep Life, la mayoría de los fabricantes de rebreathers no implementan esto, con las siguientes implicaciones: [34]
El análisis de los árboles de probabilidad de fallos en los sistemas de buceo en circuito abierto muestra que el uso de un sistema paralelo o redundante reduce el riesgo considerablemente más que mejorar la fiabilidad de los componentes en un único sistema crítico. [36] Estas técnicas de modelado de riesgos se aplicaron a los CCR y mostraron un riesgo de fallo del equipo unas 23 veces superior al de un circuito abierto con dos cilindros y colector. [35] Cuando se dispone de un suministro de gas respirable redundante suficiente en forma de un sistema de buceo en circuito abierto, el riesgo de fallo mecánico de la combinación se vuelve comparable al del circuito abierto. Esto no compensa el mantenimiento deficiente y los controles previos a la inmersión inadecuados, el comportamiento de alto riesgo o la respuesta incorrecta a los fallos. El error humano parece ser un importante contribuyente a los accidentes. [35]
No existen estadísticas formales sobre las tasas de fallas de los sistemas electrónicos submarinos, pero es probable que el error humano sea más frecuente que la tasa de errores de los ordenadores de buceo electrónicos, que son el componente básico de la electrónica de control de los rebreathers, que procesan información de múltiples fuentes y tienen un algoritmo para controlar el solenoide de inyección de oxígeno. El paquete sellado de ordenadores de buceo ha existido durante el tiempo suficiente para que los modelos de mejor calidad se hayan vuelto confiables y robustos en diseño y construcción. [19]
Un rebreather controlado electrónicamente es un sistema complejo. La unidad de control recibe información de varios sensores, evalúa los datos, calcula la siguiente acción o acciones apropiadas, actualiza el estado del sistema y las muestra, y realiza las acciones, en algunos casos utilizando retroalimentación en tiempo real para adaptar la señal de control. [19] Las entradas incluyen uno o más sensores de presión, oxígeno y temperatura, un reloj y posiblemente sensores de helio y dióxido de carbono. También hay una fuente de alimentación de batería y una interfaz de usuario en forma de pantalla visual, y posiblemente alarmas de audio y vibración. [19]
En un sistema de control de la respiración autónomo mínimo, el sistema es muy vulnerable. Una falla crítica puede requerir procedimientos manuales para su recuperación o la necesidad de recurrir a un suministro de gas respirable alternativo. Algunas fallas pueden tener consecuencias fatales si no se detectan y se gestionan con rapidez. Las fallas críticas incluyen la fuente de alimentación, el sensor de oxígeno no redundante, el solenoide o la unidad de control. [19]
Los componentes mecánicos son relativamente robustos y fiables y tienden a degradarse de forma no catastrófica, además de ser voluminosos y pesados, por lo que los sensores electrónicos y los sistemas de control han sido los componentes en los que generalmente se ha buscado una mejor tolerancia a fallos . Los fallos de las células de oxígeno han sido un problema particular, con consecuencias previsiblemente graves, por lo que el uso de redundancia múltiple en el control de la presión parcial de oxígeno ha sido un área importante de desarrollo para mejorar la fiabilidad. Un problema en este sentido es el coste y la vida útil relativamente corta de los sensores de oxígeno, junto con su fallo relativamente impredecible y su sensibilidad al medio ambiente. [19]
Para combinar la redundancia de celdas con la redundancia de circuitos de monitoreo, circuitos de control y pantallas, las señales de las celdas deben estar disponibles para todos los circuitos de monitoreo y control en condiciones normales. Esto se puede hacer compartiendo señales en la etapa analógica o digital: el voltaje de salida de la celda se puede suministrar a la entrada de todas las unidades de monitoreo, o los voltajes de algunas celdas se pueden suministrar a cada monitor y las señales digitales procesadas se pueden compartir. El uso compartido de señales digitales puede permitir un aislamiento más fácil de los componentes defectuosos si se producen cortocircuitos. El número mínimo de celdas en esta arquitectura es dos por unidad de monitoreo, con dos unidades de monitoreo para redundancia, que es más que el mínimo de tres para la capacidad de lógica de votación básica. [19]
Los tres aspectos de un rebreather tolerante a fallos son la redundancia de hardware, un software robusto y un sistema de detección de fallos. El software es complejo y comprende varios módulos con sus propias tareas, como la medición de la presión parcial de oxígeno, la medición de la presión ambiental, el control de la inyección de oxígeno, el cálculo del estado de descompresión y la interfaz de usuario de visualización de estado e información y entradas de usuario. Es posible separar el hardware de la interfaz de usuario de la unidad de control y monitorización, de forma que permita que el sistema de control siga funcionando si la interfaz de usuario relativamente vulnerable se ve comprometida. [19]
La Red de Alerta de Buceadores descubrió que la causa real de muerte determinada por un médico forense fue el ahogamiento en el 94% de los casos de muertes por rebreather recreativo/técnico. Un estudio sobre accidentes con rebreathers militares descubrió que el ahogamiento después de la pérdida de conciencia solo ocurrió en el 5,5% de los casos. Esta incidencia mucho menor de ahogamiento se ha atribuido en gran medida a los protocolos de seguridad que incluyen el uso de una correa de retención de la boquilla (MRS) para asegurar la vía aérea. Puede haber habido otras diferencias significativas que contribuyeron en las circunstancias de los incidentes, como la proximidad de un compañero, el estado de descompresión de los buceadores y la distancia a la superficie. [37]
Se han desarrollado diversas opciones para reducir el riesgo y mitigar las emergencias relacionadas con el uso de rebreathers, que pueden clasificarse como opciones de equipo y procedimiento. [23]
Correas de sujeción de la boquilla : Su finalidad es evitar que la boquilla se caiga de la boca del buceador si pierde el conocimiento, reduciendo así el riesgo de ahogamiento. El Consejo de Formación de Rebreathers publicó una nota de orientación sobre seguridad en la que recomendaba el uso de correas de sujeción de la boquilla. Una correa de sujeción de la boquilla también es una característica de diseño obligatoria para los rebreathers vendidos en la UE y el Reino Unido, de acuerdo con la norma europea de rebreathers EN14143:2013. La disposición debe ser ajustable o autoajustable, y debe sujetar la boquilla de forma firme y cómoda en la boca del usuario, y minimizar la entrada de agua si un buceador sufre una convulsión o pierde el conocimiento bajo el agua. [37] [23]
Máscaras faciales completas : proporcionan una vía aérea más segura que las correas de retención de la boquilla, pero pueden requerir arreglos especiales para su rescate.
Válvulas de rescate : una válvula de rescate que permite al buceador salir al circuito abierto sin quitarse la boquilla reduce los riesgos en un evento hipercápnico, ya que no es necesario quitarse la boquilla para cambiar al circuito abierto, lo que es rápido y elimina la posibilidad de inhalar mientras la vía aérea está desprotegida. Esto se puede suministrar desde el diluyente a bordo o desde un cilindro de rescate externo, pero el suministro de gas debe ser adecuado para la profundidad. Al igual que la boquilla, la válvula de alivio de presión debe sujetarse de forma segura con una correa de retención de la boquilla, a menos que esté montada en una máscara facial completa. Si se proporciona con un conector rápido, un rescatador puede conectar un gas adecuado para un buceador inconsciente mientras la boquilla permanece en su lugar; sin embargo, las conexiones rápidas son una restricción de flujo que disminuirá el rendimiento de la válvula de demanda de circuito abierto y deben probarse para asegurarse de que funcionan adecuadamente a la profundidad máxima prevista por el usuario. Una válvula de rescate también es de gran valor en un incidente hipercápnico en el que el buceador puede no poder o no querer cerrar la DSV e insertar una válvula de rescate a demanda separada, mientras los niveles de dióxido de carbono son altos. Este es un problema real, y una vez en el ciclo de retroalimentación hipercápnico, la necesidad desesperada de respirar de forma continua y rápida puede hacer que sea imposible recuperarse. Una inyección de diluyente puede ser suficiente en algunos casos para reducir el dióxido de carbono lo suficiente como para poder cambiar. [23]
Monitoreo de dióxido de carbono : A partir de 2024, se encuentran disponibles dos métodos básicos para detectar o monitorear el dióxido de carbono en el circuito respiratorio. Ninguno es completamente satisfactorio. El punto de temperatura monitorea el avance del frente de reacción en el depurador, pero solo en la línea de los sensores, que no es necesariamente la línea en la que se producirá el avance. [22] [23] El otro método es usar sensores electrónicos para medir la presión parcial de dióxido de carbono en un punto del circuito. Un problema con esta tecnología es que los sensores también son sensibles al agua y pueden dar falsos positivos. Otro problema es que el dióxido de carbono en el circuito no siempre es una indicación precisa de hipercapnia, ya que el gas depurado puede estar dentro de las especificaciones, pero el buceador puede estar acumulando altos niveles de dióxido de carbono debido al alto trabajo respiratorio. La medición del dióxido de carbono pico al final de la exhalación, que detectaría este problema, aún no está disponible (2023). [38]
Alarmas : pueden estar disponibles alarmas audibles, visuales y táctiles. Por lo general, la alarma predeterminada es visual con opciones de timbres audibles y, a veces, vibradores táctiles. A veces, está disponible una pantalla de visualización frontal y, a veces, una pantalla de visualización frontal ubicada para que el compañero pueda verla. [23]
Listas de verificación: hasta cierto punto, las listas de verificación electrónicas se están convirtiendo en una parte integral del procedimiento de inicio de eCCR, pero aún son externas a una parte significativa de la preparación previa a la inmersión. Al utilizar una lista de verificación, es importante que se verifique cada una de las comprobaciones. Por ejemplo, para verificar que se haya abierto una válvula de suministro de gas, no es suficiente simplemente verificar la presión manométrica, ya que esto se registrará incluso si la válvula se cerró posteriormente. El funcionamiento de una válvula que libera presión indicará si la presión cae o permanece constante con cierta pérdida de gas. [23] [39] [40]
Las estadísticas recopiladas y analizadas por DAN sugieren que las muertes por buceo con rebreather han promediado alrededor de 20-25 por año durante el período de 2013 a 2023, lo que es ligeramente más alto que el período anterior, pero también hay más buceadores con rebreather que realizan más inmersiones con rebreather. Se estima que hay entre 1400 y 2300 certificaciones por año, y la industria de fabricación de rebreather ha crecido considerablemente, aunque no hay cifras precisas de producción y ventas disponibles. [41]
Los eventos cardíacos, la hipoxia y la hiperoxia son las principales causas de muerte cuando se conoce con cierta certeza, y las tasas de mortalidad se han estimado entre 1,8 y 3,8 muertes por cada 100 000 inmersiones o entre 1,2 y 2,5 muertes por cada 100 000 horas de buceo con rebreathers. [41]
Los datos son limitados y se supone que no se han registrado suficientes casos, en particular en Asia. [41]
Los procedimientos necesarios para utilizar un modelo determinado de rebreather generalmente se detallan en el manual de funcionamiento y el programa de capacitación de ese rebreather, pero hay varios procedimientos genéricos que son comunes a todos o la mayoría de los tipos.
Antes de su uso, el recipiente del depurador debe llenarse con la cantidad correcta de material absorbente y la unidad debe probarse para detectar fugas. [5] Por lo general, se realizan dos pruebas de fugas. Estas pruebas se conocen generalmente como pruebas de presión positiva y negativa, y prueban que el circuito de respiración sea hermético para una presión interna ligeramente inferior y superior a la externa. La prueba de presión positiva verifica que la unidad no pierda gas mientras está en uso, y la prueba de presión negativa garantiza que no se filtre agua en el circuito de respiración donde puede degradar el medio depurador o los sensores de oxígeno. [5]
La prueba y calibración de los sensores de oxígeno es parte de las comprobaciones previas a la inmersión o diarias de los rebreathers que los utilizan. Los rebreathers controlados electrónicamente pueden tener una rutina de comprobación automática de los sensores que compara las lecturas de todas las celdas utilizando el diluyente y el oxígeno puro como gases de calibración. Por lo tanto, la calibración suele limitarse a una presión parcial de oxígeno de 1 bar, lo que no es óptimo ya que los puntos de ajuste suelen ser superiores a 1 bar. [5] Para calibrar a más de un bar se necesita una cámara de calibración de celdas especial, que puede probar y calibrar preferiblemente las celdas a 1,6 a 2 bar en oxígeno puro.
La respiración previa de la unidad (normalmente durante unos 3 minutos) poco antes de entrar en el agua es un procedimiento estándar. Esto garantiza que el material depurador tenga la oportunidad de calentarse hasta la temperatura de funcionamiento y funcione correctamente, y que la presión parcial de oxígeno en un rebreather de circuito cerrado se controle correctamente. [42] Se ha comprobado que la respiración previa no es fiable para comprobar el funcionamiento del depurador. [43]
Antes de retirar la boquilla de la boca, se debe cerrar la válvula de inmersión/superficie (o activar la válvula de rescate) para evitar que el agua inunde el circuito. Esto se debe revertir cuando se reemplaza la boquilla. El manejo de la DSV o BOV generalmente se realiza con una sola mano cuando la boquilla se sostiene con los dientes, pero generalmente se requieren ambas manos si no está en la boca. No hay DSV automatizadas, solo el buceador puede evitar que se inunde.
La presión parcial de oxígeno es de importancia crítica en los CCR y se monitorea a intervalos frecuentes, en particular al comienzo de la inmersión, durante el descenso, donde pueden ocurrir aumentos transitorios debido a la compresión, y durante el ascenso, donde el riesgo de hipoxia es mayor. En los CCR controlados electrónicamente, esto lo hace el sistema de control y el buzo recibe una advertencia de la divergencia con respecto al punto establecido mediante una alarma. Es posible que el buzo deba ajustar manualmente la mezcla o disminuir la tasa de cambio de profundidad para ayudar al sistema de inyección a corregir la mezcla.
La acumulación de dióxido de carbono también es un grave peligro y la mayoría de los rebreathers no tienen un sistema electrónico de control del dióxido de carbono y, cuando lo tienen, no es totalmente fiable. El buceador debe estar atento a las indicaciones de este problema en todo momento. [42] Un compañero de buceo debe permanecer con el buceador de rebreather que debe tomar medidas de emergencia hasta que el buceador haya salido a la superficie sano y salvo, ya que es el momento en el que es más probable que se necesite al compañero. [23]
Un procedimiento de "limpieza con diluyente" o "limpieza del circuito" es una forma de restaurar temporalmente la mezcla de gases en el circuito a una fracción conocida de oxígeno, que se sabe que es segura siempre que el diluyente sea seguro para respirar a la profundidad actual. Permite al buzo comparar las lecturas de la celda de oxígeno con una presión parcial calculada conocida. El procedimiento implica purgar simultáneamente el circuito e inyectar diluyente. Esto limpia la mezcla anterior y la reemplaza con gas fresco con una fracción conocida de oxígeno. Una limpieza con diluyente también reducirá temporalmente el dióxido de carbono en el circuito, pero no por mucho tiempo si el depurador no funciona correctamente. [5]
Este procedimiento libera gas desde el interior del circuito hacia los alrededores. Esto es necesario para reducir la presión en el circuito al ascender, y el exceso de gas generalmente se liberará automáticamente mediante una válvula de sobrepresión accionada por resorte. A veces es útil reducir el volumen en el circuito cuando no está lleno, como cuando se realiza una purga de diluyente. Hay dos métodos estándar para vaciar el gas del circuito cuando no está lleno: abrir manualmente la válvula de vaciado y exhalar por la nariz cuando se usa una media máscara. El gas también se escapará del circuito si se quita la boquilla sin cerrar la DSV, pero esto puede hacer que el circuito se inunde, lo que es un mal funcionamiento grave. [5]
Independientemente de si el rebreather en cuestión tiene la capacidad de atrapar cualquier ingreso de agua, la capacitación sobre un rebreather incluirá procedimientos para eliminar el exceso de agua. El método dependerá del diseño específico de la unidad, ya que hay una variedad de lugares en el circuito donde se acumulará agua, lo que depende de los detalles de la arquitectura del circuito y de dónde ingresa el agua. En su mayoría, estos procedimientos se ocuparán del agua que ingresa a través de la boquilla, ya que ese es un problema común. [ cita requerida ]
Durante un descenso, el gas en el circuito se comprime por la presión ambiental creciente y la presión parcial de oxígeno aumentará a menos que se agregue diluyente. El gas también puede comprimirse tanto que la estructura del circuito colapsaría a menos que se agregue gas. La válvula automática de diluyente (ADV) se utiliza para evitar daños y, en la mayoría de los casos, también evitará el exceso de presión parcial de oxígeno. El riesgo es bajo, ya que la falla de la ADV suele ser muy obvia para el buceador cuando el volumen del circuito disminuye. La reducción del volumen del circuito también reduce la flotabilidad, que debe corregirse junto con el volumen del compensador de flotabilidad y, si se usa, el traje seco . [5]
Durante un ascenso, la reducción de la presión ambiental hará que el gas del circuito se expanda y se deberá ventilar el exceso para permitir que continúe la respiración normal y evitar la ruptura del circuito. Esto se puede hacer permitiendo que el exceso de gas se ventile a través de la nariz, alrededor de la boquilla o a través de una válvula antirretorno de sobrepresión (OPV) instalada en el circuito para este propósito. Un riesgo más grave es la reducción de la presión parcial debido a la reducción de la presión y, a menos que se agregue gas rico en oxígeno manualmente o mediante el sistema de control, el gas del circuito puede volverse hipóxico, con el riesgo de que el buceador pierda el conocimiento. Cuando el sistema de control de un eCCR funciona correctamente, inyectará la cantidad correcta de oxígeno para evitar el problema, pero los buceadores mCCR deben hacerlo manualmente. [5]
En un rebreather de rescate, o si la DSV está cerrada para el rescate, la válvula de diluyente automática y la válvula de sobrepresión son necesarias para evitar daños al circuito durante el descenso y el ascenso. [ cita requerida ]
El control de la flotabilidad con un rebreather difiere del circuito abierto en dos aspectos. El cambio en la masa del buceador durante la inmersión es menor, ya que se utiliza menos gas, y el cambio en la flotabilidad durante un ciclo de respiración es insignificante, por lo que el ajuste fino de la flotabilidad mediante el control del volumen en los pulmones no funciona. Esto requiere técnicas de gestión ligeramente diferentes, y se debe utilizar el traje seco o el compensador de flotabilidad para el control de la flotabilidad. [5]
El centro de flotabilidad de los pulmones y contrapulmones debe estar lo más cerca posible para lograr un trabajo respiratorio bajo y un buen equilibrio, por lo que se utilizan comúnmente pesos de equilibrio para configurar el rebreather de manera que se adapte al buceador. [5]
Cada posible modo de fallo tiene una respuesta asociada. Aquellos que tienen más probabilidades de ocurrir o que tienen consecuencias graves tendrán procedimientos de emergencia asociados que se sabe que son eficaces y que el buceador debe aprender para que se lo considere debidamente capacitado, y debe ser capaz de actuar de manera confiable bajo estrés para que se lo considere competente. Muchos de los procedimientos de emergencia del buceo con rebreather son idénticos o similares a los del buceo con circuito abierto.
Mientras el buceador se encuentra bajo el agua, el rebreather puede fallar y no ser capaz de proporcionar una mezcla respirable segura durante el ascenso de regreso a la superficie. En este caso, el buceador necesita una fuente de respiración alternativa: el sistema de rescate. [44]
Aunque algunos buceadores con rebreather, conocidos como " alpinistas ", no llevan equipo de rescate, la estrategia de rescate se convierte en una parte crucial de la planificación de la inmersión, en particular para inmersiones largas y más profundas en el buceo técnico . A menudo, la inmersión planificada está limitada por la capacidad del equipo de rescate y no por la capacidad del rebreather. Las circunstancias en las que es necesario el rescate incluyen inundaciones del circuito, que pueden implicar un cóctel cáustico , y fallas del depurador por otras razones, lo que resulta en altos niveles de dióxido de carbono en la parte de inhalación del circuito. Más de la mitad de los buceadores en una encuesta habían experimentado al menos un cóctel cáustico, un evento que hace que el rebreather no sea apto para su uso posterior hasta que se haya limpiado y reempaquetado, y por lo tanto requiere un rescate urgente. [44] [45]
Son posibles varios tipos de rescate:
El sistema de rescate utilizado en una inmersión específica dependerá del perfil de inmersión, la calificación y preferencias del buceador, el código de prácticas cuando corresponda y la disponibilidad de opciones.
En todos los casos, al salir del agua, el circuito del rebreather debe estar aislado del agua ambiente para evitar inundaciones y pérdidas de gas del circuito, lo que podría afectar negativamente la flotabilidad. También puede ser necesario cerrar las válvulas de suministro de gas en los cilindros para evitar que un sistema de control defectuoso o un ADV de flujo libre continúen agregando gas al circuito, lo que también afectaría negativamente la flotabilidad, posiblemente haciendo que sea imposible para el buzo permanecer a la profundidad correcta para la descompresión.
Una válvula de rescate (BOV) es una válvula de conmutación instalada en la boquilla de un rebreather con un mecanismo operado manualmente para cambiar del circuito cerrado primario al de rescate, que puede ser un suministro de gas respirable de circuito abierto o cerrado llevado por el buzo. [44]
La válvula de rescate (BOV) puede cambiar a una válvula de demanda de circuito abierto instalada en la boquilla de un rebreather con un mecanismo operado manualmente para cambiar de circuito cerrado a circuito abierto. La posición que selecciona la válvula de demanda de circuito abierto puede sustituir al estado cerrado de una válvula de superficie de buceo (DSV), ya que el circuito de respiración está efectivamente sellado cuando está en rescate. [48] Este tipo de válvula de rescate permite al buceador cambiar de circuito cerrado a circuito abierto sin la necesidad de cambiar las boquillas. Esto puede ahorrar tiempo en una emergencia, ya que la válvula de demanda de rescate está en su lugar para su uso inmediato. Esto puede ser importante en una situación de hipercapnia aguda grave , cuando el buceador no puede contener físicamente la respiración el tiempo suficiente para cambiar las boquillas. El suministro de gas a la BOV a menudo proviene del cilindro de diluyente a bordo, pero se pueden hacer arreglos para que el gas externo se conecte mediante conectores rápidos. [5]
Alternativamente, se puede proporcionar una válvula de rescate que cambiará a un sistema de rescate de circuito cerrado llevado por el buzo. [44]
Generalmente, se considera que el rescate a circuito abierto es una buena opción cuando no se sabe con certeza cuál es el problema o si se puede solucionar. El procedimiento de rescate depende de los detalles de la construcción del rebreather y del equipo de rescate elegido por el buceador. Pueden existir varios métodos posibles:
El circuito abierto de rescate es de uso común, es relativamente simple y sencillo de operar, y es mecánicamente confiable, pero relativamente complejo para estimar con precisión la cantidad de gas necesaria para un plan de inmersión largo y complejo. La logística de llevar suficiente gas de rescate de circuito abierto para inmersiones muy largas o profundas puede ser un desafío. Las estadísticas disponibles sugieren que muy pocas muertes son causadas por cantidades inadecuadas de gas de rescate. [44]
El uso de gas de rescate distribuido entre los miembros del equipo puede utilizarse como estrategia de rescate, pero generalmente sólo permite rescatar a un buceador. Dado que la probabilidad de que un segundo buceador también experimente una falla del rebreather en la misma inmersión es baja, el equipo puede considerar esto un riesgo aceptable. Esta es una situación similar a la de los buceadores recreativos que dependen del compañero para el gas de emergencia en una situación en la que no es posible un ascenso seguro inmediato a la superficie. Con este sistema, el buceador nunca es autosuficiente y, si un buceador se separa del grupo, el suministro de gas de emergencia para el grupo no está disponible para todos. [46]
Una alternativa al rescate a circuito abierto es el rescate a rebreather, cerrando la DSV de la boquilla del rebreather principal y cambiando a la boquilla de un equipo de rebreather de rescate independiente. Esto no es un rescate a circuito abierto, pero tiene ventajas logísticas en inmersiones donde el volumen de gas de circuito abierto suficiente para llegar a la superficie puede ser excesivo y un segundo rebreather es menos voluminoso. Puede haber una etapa intermedia donde el buceador se rescata a circuito abierto con gas diluyente mientras prepara el rebreather de rescate. [19] [46]
Para aprovechar al máximo el potencial del circuito cerrado de buceo para inmersiones de larga duración, es necesario un sistema de rescate equivalente. Se han desarrollado y probado configuraciones que utilizan dos rebreathers de montaje posterior, uno de montaje posterior y uno de montaje lateral, y dos rebreathers de montaje lateral, y se ha comprobado que son viables para diferentes situaciones. Una preparación y una prueba previa a la inmersión adecuadas y completas son esenciales, ya que no es posible corregir algunos tipos de errores en el agua. [46]
En general, no es seguro confiar en un cambio inmediato a un rebreather de emergencia. Es necesario verificar el circuito antes de respirar desde él, y hay estados de circuito de emergencia que son extremadamente peligrosos debido a una presión interna inadecuada o a una presión parcial de oxígeno. Un cambio preliminar a circuito abierto le da al buceador tiempo para hacer una evaluación controlada del estado del circuito de emergencia y hacer los ajustes necesarios para que sea seguro respirar a la profundidad actual. [46]
Mientras el buceador no esté utilizando el rebreather de emergencia, no recibe información sobre la presión interna del circuito, que puede ser inferior o superior a la presión ambiental, aunque el ADV y el purgador de sobrepresión deberían corregir esto automáticamente si todas las válvulas están configuradas y funcionando correctamente, y nada se ha cambiado de forma inadvertida o accidental durante la inmersión. [46] Es prudente comprobar el estado del circuito de emergencia durante el descenso, ocasionalmente durante el sector inferior, y es necesario vaciar el exceso de gas de su circuito durante el ascenso. Es de vital importancia evitar que se inunde cualquiera de los circuitos durante estas comprobaciones, cerrando la boquilla antes de retirarla de la boca. [46]
El rebreather de rescate debe colocarse de manera que el trabajo de respiración sea aceptable para el buceador en el rango de posiciones que probablemente se necesitarán para el regreso a la superficie. Esto requiere que los contrapulmones estén a la profundidad del pecho del buceador. [46]
Algunos controladores electrónicos de CCR no son compatibles con el funcionamiento mientras el circuito no está en uso, e intentarán alcanzar el punto de ajuste independientemente de si es factible o no. Un rebreather diseñado para esta función puede tener una configuración de emergencia, que pone los solenoides en espera, pero monitorea y muestra la mezcla del circuito. El uso eficaz y seguro de un rebreather de emergencia requiere mucha práctica y presenta al buceador un alto nivel de carga de trabajo. [46]
Simétrico:
Asimétrico:
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La formación en el uso de rebreathers tiene dos componentes: formación genérica para la clase de rebreather, que incluye la teoría de funcionamiento y los procedimientos generales, y formación específica para el modelo de rebreather, que cubre los detalles de preparación, prueba, mantenimiento por parte del usuario y resolución de problemas, y aquellos detalles de los procedimientos normales de funcionamiento y de emergencia que son específicos del modelo de rebreather. La formación cruzada de un modelo a otro generalmente solo requiere el segundo aspecto si el equipo es similar en diseño y funcionamiento. [49]
Las organizaciones militares suelen utilizar sólo un pequeño número de modelos: normalmente, un rebreather de oxígeno para nadadores de ataque y un rebreather de gas mixto para trabajos de buceo de limpieza, lo que simplifica los requisitos logísticos y de formación. [50]
El buceo con rebreathers con fines recreativos generalmente se clasifica como buceo técnico y la capacitación la brindan las agencias de certificación de buceadores técnicos. La capacitación de los buceadores científicos en el uso de rebreathers generalmente la realizan las mismas agencias de capacitación de buceadores técnicos, ya que el uso de rebreathers por parte de la comunidad de buceo científico generalmente no es suficiente para justificar una capacitación interna separada. [ cita requerida ]
Las aplicaciones de buceo recreativo y científico se basan en una gama mucho más amplia de modelos, y cualquier agencia de formación de buceo técnico puede emitir una certificación para un número arbitrario de rebreathers en función de las habilidades de sus instructores registrados. La mayoría de los fabricantes de rebreathers recreativos exigen que la formación sobre sus equipos se base en la formación que se origina en el fabricante, es decir, los instructores formadores suelen estar certificados por el fabricante. [49]
Una recomendación de consenso del Taller sobre Rebreathers y Buceo Científico de febrero de 2015 fue que los buceadores científicos con rebreathers deberían mantenerse al día en el buceo con rebreathers mediante una actividad anual mínima de 12 inmersiones con un tiempo mínimo de inmersión de 12 horas, y que esto podría ser insuficiente para algunas actividades. También recomendaron que la capacitación de los buceadores debería incluir el manejo de un buceador con rebreathers que no responde. [51]
A partir de 2023, existen varios nuevos desarrollos importantes en equipos para los que aún no se ha desarrollado una formación estable. Los rebreathers de montaje lateral se encuentran en un estado relativamente avanzado en comparación con los CCR de montaje en el pecho y, en particular, los procedimientos de rebreathers de rescate, que aún se están desarrollando relativamente rápido, lo que dificulta el desarrollo de estándares de formación. [49]
En 2016, había tres conjuntos de estándares de rebreathers para buceo científico en los EE. UU.: los de la Academia Estadounidense de Ciencias Subacuáticas (AAUS), el Servicio de Parques Nacionales (NPS) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). [52]
Las tres organizaciones exigen la condición de buzo científico completo con certificación de nitrox como requisito previo; la NOAA exige la certificación hasta 130 pies (40 m) y 100 inmersiones en aguas abiertas, mientras que la AAUS y la NPS exigen 100 pies (30 m) y 50 inmersiones en aguas abiertas. Cada agencia especifica la certificación escalonada para profundidades crecientes, y la certificación es válida únicamente para el tipo de rebreather en el que se ha entrenado, para condiciones ambientales similares a las que se dan durante el entrenamiento. La capacitación en el aula incluye una revisión teórica de los temas incluidos en la capacitación en circuito abierto y la planificación de la descompresión y la inmersión adecuada para la unidad elegida. Los temas más técnicos incluyen el diseño y el funcionamiento del sistema, la configuración y las pruebas previas a la inmersión, el desmontaje y el mantenimiento posteriores a la inmersión, la exposición al oxígeno y la gestión de la descompresión, la planificación de las operaciones de buceo, el reconocimiento y la gestión de problemas específicos de la unidad elegida. La capacitación en habilidades prácticas incluye la calibración del sistema y controles de funcionamiento, preparación y manejo de recipientes absorbentes, ensamblaje del circuito de respiración, control de la función y presión de la válvula antirretorno, análisis de gases, evaluación de la función previa a la respiración, control de flotabilidad, monitoreo del sistema durante la inmersión, procedimientos de rescate y mantenimiento del sistema por parte del usuario, y experiencia de exposición mediante un mínimo de horas de tiempo bajo el agua en condiciones supervisadas. [52]
El naufragio de un barco fenicio frente a la costa de Malta, a una profundidad de unos 110 metros (360 pies), ha sido parcialmente excavado por buzos que utilizan equipo de rebreather , empleando técnicas desarrolladas para ese fin con el fin de hacer el uso más efectivo del tiempo en el lugar, que estaba restringido a 3 turnos de 12 minutos cada uno por día en el lugar. [40]
El Consejo de Formación de Rebreather es una organización con miembros de agencias de formación de buceadores recreativos y técnicos que forman a buceadores con rebreather. Su función es redactar normas de formación que garanticen que exista una coherencia razonable entre las agencias, de modo que los buceadores reciban la formación suficiente para garantizar un nivel aceptable de riesgo al bucear dentro de las directrices de la norma de formación, y que exista un reconocimiento mutuo de estas normas entre las agencias de formación. Se coordinan con la Asociación de Educación y Seguridad de Rebreather (RESA) a través del Grupo de Alineación de Normas de la Industria de Rebreather Combinado (CRISAG) de modo que los fabricantes de rebreather y las agencias de formación puedan proporcionar los aportes necesarios para producir normas de formación eficaces. También se relacionan directamente con el Grupo de Trabajo 1 – Servicios de Buceo del Comité Técnico 228 de ISO (Turismo y servicios relacionados) para producir las normas de formación. [53] [54]
La Asociación de Educación y Seguridad de Rebreathers (RESA) es una organización sin fines de lucro compuesta principalmente por fabricantes de rebreathers, pero otras organizaciones, como agencias de capacitación, pueden ser miembros de apoyo. [49]
RESA se creó para ayudar a mejorar la seguridad y la educación en la industria de los rebreathers. Los miembros regulares (con derecho a voto) son fabricantes de rebreathers o de subsistemas importantes. [55]
Las normas de formación ISO son publicadas por la Organización Internacional de Normalización y son normas mínimas. Una agencia de formación de buceadores puede seguir la norma siempre que se cumplan todos los requisitos y puede añadir todo el material adicional que considere necesario. Se especifican límites de densidad de gas para la formación, con un valor preferido de 5,2 g/L y un máximo de 6,3 g/L. Estos límites también abordan eficazmente los límites de narcóticos.
EUF Certification International es un organismo independiente de verificación global de agencias de formación en rebreather con sede en Europa y asociado con la organización de normas austriaca. Las agencias reciben la certificación por un período de cinco años entre renovaciones. [49] [56]
La adopción de las normas ISO no tendrá un impacto muy grande en el contenido de los cursos de capacitación, ya que la mayoría de las agencias ya incluyeron la mayor parte del contenido requerido, pero algunas agencias tendrán que ajustar el número de inmersiones y las profundidades requeridas para los cursos específicos. [57]
El primer rebreather de buceo comercialmente práctico fue diseñado y construido por el ingeniero de buceo Henry Fleuss en 1878, mientras trabajaba para Siebe Gorman en Londres. [58] Su aparato de respiración autónomo consistía en una máscara de goma conectada a una bolsa de respiración, con un estimado de 50-60% de oxígeno suministrado desde un tanque de cobre y dióxido de carbono lavado al pasarlo a través de un haz de hilo de cuerda empapado en una solución de potasa cáustica , el sistema brindaba una duración de inmersión de hasta aproximadamente tres horas. Fleuss probó su dispositivo en 1879 pasando una hora sumergido en un tanque de agua, luego una semana después buceando a una profundidad de 5,5 metros (18 pies) en aguas abiertas, en cuya ocasión resultó levemente herido cuando sus asistentes lo sacaron abruptamente a la superficie. [58] [59] Este aparato fue utilizado por primera vez en condiciones operativas en 1880 por Alexander Lambert, el buzo líder en el proyecto de construcción del túnel Severn , quien pudo viajar 1000 pies (300 m) en la oscuridad para cerrar varias compuertas sumergidas en el túnel; esto había frustrado los mejores esfuerzos de los buzos estándar debido a la distancia extremadamente larga, a lo largo de la cual sus mangueras de suministro de aire se ensuciaron con escombros sumergidos, y las fuertes corrientes de agua en las obras. [58] [60]
Fleuss mejoró continuamente su aparato, añadiendo un regulador de demanda [ aclaración necesaria ] y tanques capaces de contener mayores cantidades de oxígeno a mayor presión. Sir Robert Davis , director de Siebe Gorman, mejoró el rebreather de oxígeno en 1910 [58] [59] con su invención del aparato de escape sumergido Davis , el primer rebreather que se fabricó en grandes cantidades. Aunque estaba destinado principalmente a ser un aparato de escape de emergencia para tripulaciones de submarinos , pronto se utilizó también para el buceo , siendo un práctico aparato de buceo en aguas poco profundas con una autonomía de treinta minutos, y como equipo de respiración industrial . [59]
El equipo estaba compuesto por una bolsa de goma para respirar y flotar que contenía un bote de hidróxido de bario para absorber el dióxido de carbono exhalado y, en un bolsillo en el extremo inferior de la bolsa, un cilindro de presión de acero que contenía aproximadamente 56 litros (2,0 pies cúbicos) de oxígeno a una presión de 120 bares (1700 psi) que estaba equipado con una válvula de control y conectado a la bolsa de respiración . Al abrir la válvula del cilindro, entraba oxígeno en la bolsa a presión ambiente. El equipo también incluía una bolsa de flotabilidad de emergencia en su parte delantera para ayudar a mantener al usuario a flote. Después de un mayor desarrollo por parte de Davis en 1927, la Marina Real adoptó el DSEA . [61]
En 1911, Dräger de Lübeck probó un sistema de rebreather semicerrado autónomo para equipos de buceo estándar , que utilizaba un sistema de inyector para hacer circular el gas respirable a través del depurador y el circuito de respiración, que incluía todo el interior del casco. Esto se puso en servicio poco después y estaba disponible en dos versiones, un rebreather de oxígeno DM20 para profundidades inferiores a 20 m y un rebreather de nitrox DM40 para profundidades de hasta 40 m. Era posible minimizar el trabajo de respiración y usar un casco sin boquilla porque el gas circulaba neumáticamente. [62] La Marina de los EE. UU. desarrolló una variante del sistema Mark V para buceo con heliox. Estos se utilizaron con éxito durante el rescate de la tripulación y el salvamento del USS Squalus en 1939. El casco de gas mixto heliox Mark V Mod 1 de la Marina de los EE. UU. se basa en el casco Mark V estándar , con un recipiente depurador montado en la parte posterior del casco y un sistema de inyección de gas de entrada que recircula el gas respirable a través del depurador para eliminar el dióxido de carbono y, por lo tanto, conservar el helio. [63] El suministro de gas al buzo estaba controlado por dos válvulas. La "válvula Hoke" controlaba el flujo a través del inyector hasta el "aspirador" que circulaba gas desde el casco a través del depurador, y la válvula de control principal se usaba para el rescate para abrir el circuito, enjuagar el casco y para gas adicional cuando se trabajaba duro o se descendía. El caudal de la boquilla del inyector era nominalmente de 0,5 pies cúbicos por minuto a 100 psi por encima de la presión ambiental, lo que soplaría 11 veces el volumen del gas inyectado a través del depurador. [64]
Durante la década de 1930 y durante toda la Segunda Guerra Mundial , los británicos, italianos y alemanes desarrollaron y utilizaron ampliamente rebreathers de oxígeno para equipar a los primeros hombres rana . Los británicos adaptaron el aparato de escape sumergido Davis y los alemanes adaptaron los rebreathers de escape submarino Dräger, para sus hombres rana durante la guerra. [65] Los italianos desarrollaron rebreathers similares para los nadadores de combate de la Decima Flottiglia MAS , especialmente el Pirelli ARO. [66] En los EE. UU., el mayor Christian J. Lambertsen inventó un rebreather de oxígeno submarino de natación libre en 1939, que fue aceptado por la Oficina de Servicios Estratégicos . [67] En 1952 patentó una modificación de su aparato, esta vez llamado SCUBA, (un acrónimo de "aparato de respiración subacuático autónomo"), [68] [69] [70] [71] que más tarde se convirtió en la palabra inglesa genérica para el equipo de respiración autónomo para buceo, y más tarde para la actividad que utiliza el equipo. [72] Después de la Segunda Guerra Mundial, los buzos militares continuaron utilizando rebreathers, ya que no producen burbujas que delaten la presencia de los buceadores. El alto porcentaje de oxígeno utilizado por estos primeros sistemas de rebreathers limitó la profundidad a la que podían usarse debido al riesgo de convulsiones causadas por la toxicidad aguda del oxígeno .
En los primeros tiempos del buceo técnico (aproximadamente a finales de los años 1980 y principios de los años 1990) hubo un interés considerable en la tecnología de rebreathers de gases mixtos, ya que parecía ofrecer tiempos de fondo significativamente más largos, que en sistemas de circuito cerrado, podían ser en gran medida independientes de la profundidad. También parecía útil para minimizar la obligación de descompresión y optimizar la descompresión, aunque en ese momento aún no era evidente la complejidad total de lograr sistemas y procedimientos aceptablemente seguros y la tecnología requerida aún no estaba fácilmente disponible. La revista de buceo técnico aquaCorps informó por primera vez sobre los rebreathers en su segundo número en junio de 1990, y el tema se trató en la mayoría de los números posteriores, incluido un número completo en enero de 1993. [73]
En mayo de 1994 se celebró el primer Rebreather Forum en Key West, Florida, organizado por Michael Menduno y Tracy Robinette, con invitados como el Dr. Edward D. Thalmann , investigador de fisiología del buceo de la Marina de los EE. UU. y desarrollador de las tablas de descompresión de gases mixtos de la Marina de los EE. UU., y el inventor Alan Krasberg, que había realizado un importante trabajo de desarrollo de rebreathers de circuito cerrado de gases mixtos. Entre los 90 asistentes se encontraban cinco fabricantes de rebreathers, varias agencias de capacitación y representantes de las comunidades de buceo recreativo, militar y comercial. El foro reconoció que existía un mercado para los rebreathers recreativos pero no había oferta. La única comunidad que usaba rebreathers con éxito en ese momento era la militar, y su éxito dependía de un uso disciplinado y un muy buen soporte técnico. El buceo comercial los había rechazado por ser demasiado complejos y poco confiables. También quedó claro que los requisitos de formación para el buceo con rebreather serían más complejos que para el circuito abierto, que los rebreathers semicerrados probablemente serían más fáciles de introducir en el mercado del buceo recreativo debido a su relativa simplicidad y menor coste, y que a diferencia de la reacción inicial al nitrox, no parecía haber una gran preocupación de que la tecnología fuera inadecuada para el buceo recreativo – el director de desarrollo técnico de PADI, Karl Shreeves, indicó que cuando la tecnología estuviera lista, PADI proporcionaría formación. A pesar de los continuos talleres sobre rebreathers y las inmersiones de prueba en otras conferencias anuales, la disponibilidad real de rebreathers tardó en materializarse. [73]
Dräger presentó un rebreather de circuito semicerrado diseñado para buceadores recreativos llamado Atlantis en 1995. La empresa había acumulado experiencia en el diseño y fabricación de rebreathers desde 1912, y era un importante fabricante de rebreathers militares, lo que contribuyó a su credibilidad. En Japón, Grand Bleu comercializó otra unidad recreativa semicerrada llamada Fieno . [73]
En septiembre de 1996 se celebró en Redondo Beach (California) el Rebreather Forum 2.0, cuyas actas fueron publicadas por la filial de PADI Diving Science and Technology (DSAT). En esa época, Dräger informó de que había vendido unos 850 rebreathers semicerrados Atlantis y se calculaba que en Japón se podrían haber vendido hasta 3.000 Fienos. Las armadas británica y estadounidense eran en ese momento los mayores usuarios de rebreathers de gas mixto, con unas 240 unidades en servicio. Se calculaba que la comunidad de buceo técnico utilizaba entre 25 y 50 unidades de gas mixto, principalmente equipos de exploración y cineastas. El foro identificó un interés generalizado en los rebreathers recreativos y reconoció que existían riesgos complejos. En esa etapa no existía una formación estandarizada y se recomendó a las agencias que trabajaran con los fabricantes para desarrollar respuestas eficaces a los modos de fallo, y se recomendó a los instructores que poseyeran o tuvieran acceso a los modelos sobre los que pensaban impartir formación. [73]
En ese momento, solo se habían validado las tablas de descompresión de PO2 constante de 0,7 atm de la Marina de los EE. UU. para nitrox y heliox, y no estaba claro si sería eficaz reprogramar los algoritmos existentes para utilizar el PO2 proporcionado por los rebreathers. Algunas recomendaciones publicadas por el foro incluían pruebas de terceros para garantizar la calidad, el uso de máscaras faciales completas o correas de retención de la boquilla, la adhesión al sistema de compañeros y un punto de ajuste máximo de PO2 de 1,3 atm. También se reconoció que el desarrollo y uso de monitores de CO2 a bordo , que no estaban disponibles en ese momento, contribuirían a mejorar la seguridad. [73]
En 1996, Cis-Lunar Development Labs comercializaba su rebreather MK-IV. Aproximadamente un año después (1997), Ambient Pressure Diving en el Reino Unido comenzó a vender el rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente Inspiration , seguido por el KISS de Jetsam Technologies . [73]
En 1998, el buceador de cuevas francés Olivier Isler utilizó un rebreather semicerrado RI 2000 totalmente redundante en el resurgimiento de Doux de Coly, Francia. [73]
La recomendación de PO2 máxima apoyada por la comunidad de buceo técnico ha aumentado desde entonces a 1,4 atm para la inmersión de trabajo y 1,6 atm para la descompresión, en parte debido al consejo del fisiólogo de buceo Dr. Bill Hamilton , y en parte debido a la experiencia satisfactoria. Se predijo que la seguridad sería el mayor desafío para la aceptación de los rebreathers, y esto resultó ser cierto. Se informaron 200 muertes por rebreathers en todo el mundo entre 1998 y 2012, cuando se celebró el tercer foro de rebreathers: alrededor de 10 por año entre 1998 y 2005, y alrededor de 20 por año entre 2006 y 2012, lo que es un riesgo cinco a diez veces mayor que en el buceo de circuito abierto. La evidencia sugiere que la seguridad ha seguido mejorando desde 2012. [73]
Algunas fechas:
Los rebreathers tienen aplicaciones en el buceo técnico, recreativo, científico y militar. En el buceo comercial, parte de esta tecnología se utiliza junto con equipos de buceo con suministro desde la superficie, en particular como sistemas de recuperación de helio y extensores de gas , y para equipos de rescate para buceo con campana cerrada.
Los buzos tácticos (hombres rana) son los principales usuarios de los rebreathers de oxígeno, y para trabajos más profundos como el buceo de limpieza , cuando la movilidad y una firma magnética y acústica baja son importantes, se pueden utilizar SCR y CCR de gas mixto. Cada servicio militar que despliega buzos con rebreathers generalmente estandariza un pequeño número de modelos adecuados para su uso, para simplificar la logística y el entrenamiento. [50]
La Armada de los EE. UU. también utiliza rebreathers para equipos de rescate de saturación (JFD Divex COBRA y JFD Divx MK IV Secondary Life Support (SCR)) [50]
La mayor variedad y número de unidades de gases mixtos se han utilizado en aplicaciones de buceo técnico, [74]
En el momento del Rebreather Forum 3 (2011) había tres agencias de formación en rebreather recreativo/tecnológico activas. En el Rebreather Forum 4 (2023) había ocho: (BSAC, FFESSM, GUE, IANTD, PADI, RAID, SSI y TDI). Durante este tiempo, el total de certificaciones por año aumentó de 3545 en 2012 a 5156 en 2022. Estas cifras incluyen múltiples certificaciones para muchos buceadores, en diferentes niveles de habilidad y para diferentes clases y unidades de rebreather. La edad media en el momento de la certificación fue de unos 42 años, con un pico en el grupo de edad de 50 a 59 años, que se presume está relacionado con la disponibilidad de ingresos disponibles. [49]
Los rebreathers no han ganado mucha popularidad en el buceo recreativo, aunque se han diseñado y comercializado algunos modelos específicamente para ese propósito. [74]
Los investigadores biológicos han utilizado rebreathers de circuito cerrado desde finales de la década de 1960, y su aplicación en la ciencia marina ha crecido desde principios de siglo. [75]
Entre 1998 y 2013, unos 52 miembros de la AAUS informaron de 10.988 inmersiones con rebreather, con una duración total de unas 9.915 horas. Se produjo un caso de enfermedad descompresiva, un caso de edema pulmonar por inmersión idiopático y un caso de hipoxia asociados a estas inmersiones. [76]
Durante este período, los miembros de la AAUS registraron 1.675.350 inmersiones en circuito abierto con un tiempo de inmersión de 1.148.783 horas. El número de inmersiones con rebreather es de alrededor del 0,7% del número total y de alrededor del 0,9% del tiempo submarino registrado para inmersiones en circuito abierto, pero el número y la duración de las inmersiones con rebreather ha ido creciendo de forma bastante constante durante este período. Se informaron 17 modelos de rebreather, incluidos rebreathers de oxígeno y rebreathers de gases mixtos. El 52% de las inmersiones fueron con fines científicos operativos y el 48% con fines de formación. El 23% de las inmersiones requirieron paradas de descompresión. Durante este período ha habido un aumento general en el número de inmersiones profundas de más de 191 pies (58 m) con rebreathers y una disminución en el número de inmersiones profundas en circuito abierto. [76]
Los rebreathers ofrecen ventajas específicas para la investigación biológica submarina, en particular para aplicaciones que dependen de observadores discretos o para un acercamiento sigiloso a la fauna silvestre para su captura o marcado, y para investigaciones que requieren duraciones prolongadas bajo el agua u operaciones en entornos relativamente profundos (más de 50 metros [160 pies]), especialmente en lugares remotos con dificultades logísticas. Muchas instituciones científicas han sido lentas en adoptar la tecnología de rebreathers, pero los avances en este campo están ampliando su aceptación. [75]
Uno de los primeros usuarios de los rebreathers con fines científicos fue Walter Starck, que inventó el primer rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente para su uso en la investigación biológica submarina, al que pronto siguió su uso en el proyecto Tektite II para la investigación biológica durante las excursiones desde el hábitat sumergido. A mediados de la década de 1980, el interés por la aplicación de los rebreathers para la exploración científica de cuevas coincidió con la actividad de exploración amateur que llegó a conocerse como buceo técnico, y los cineastas submarinos Howard Hall y Bob Cranston comenzaron a utilizar rebreathers para acercarse a la vida marina bajo el agua con menos riesgo de afectar a su comportamiento. [75]
A mediados y fines de la década de 1990, los rebreathers comenzaron a estar disponibles con mayor facilidad en varios fabricantes, y la comunidad científica comenzó a usarlos con mayor frecuencia, en particular allí donde sus ventajas logísticas eran más evidentes. [75]
Una de las principales ventajas de los rebreathers de circuito cerrado para el buceo de investigación biológica es la ausencia de ruido y perturbaciones visuales debido a las burbujas de gas exhalado, que se sabe que tienen efectos perturbadores en el comportamiento animal. Esto ha demostrado ser particularmente eficaz cuando el buceador necesita acercarse o capturar animales como nutrias marinas, y ha facilitado considerablemente la grabación de sonidos animales. El uso de rebreathers reduce los problemas de múltiples inmersiones y descompresiones al permitir que los buceadores realicen una única inmersión de larga duración sin la necesidad de regresar a la superficie o la orilla entre varias inmersiones, especialmente cuando es deseable la observación continua. La capacidad de mantener una presión parcial de oxígeno constante puede permitir tiempos de inmersión mucho más largos en los rangos de profundidad media sin incurrir en una obligación de descompresión, y puede permitir que una única inmersión de varios niveles sea suficiente donde antes se requerían varias inmersiones de circuito abierto. El desembolso de capital para el equipo y la capacitación a veces se puede compensar rápidamente con la mayor eficiencia de realizar un trabajo en una inmersión en un día. Es posible lograr ahorros considerables en el costo del diluyente de helio para inmersiones más profundas, especialmente en lugares remotos donde el costo del helio puede ser diez veces mayor que en áreas industrializadas. [75]
Los sumergibles de investigación permiten el acceso directo a entornos más profundos, pero su funcionamiento cuesta mucho más que el de los rebreathers y están limitados a regiones en las que se utilizan activamente debido a los requisitos logísticos y al coste de funcionamiento de los buques de apoyo. También tienen una capacidad limitada para explorar, muestrear y documentar estructuras complejas de arrecifes de coral debido a su volumen y a las limitaciones de maniobrabilidad y destreza. [75]
Desde mediados de los años 1990, los avances en los rebreathers de gas mixto de circuito cerrado controlados electrónicamente han ampliado el alcance del buceo científico a presión ambiental. Diversos participantes en la investigación han comenzado a buscar y adquirir datos de lugares que antes eran inaccesibles. Los programas de buceo científico han estado estableciendo y desarrollando instalaciones de buceo técnico para permitir que los científicos marinos accedan de forma segura a estas regiones. La naturaleza de esta exposición al buceo de alcance extendido hace necesario modificar y adaptar los procedimientos para garantizar operaciones aceptablemente seguras. En gran medida, esto implica un alto nivel de competencia en el manejo del equipo de rebreather, de modo que el buceador tenga suficiente capacidad adicional para permitir que la tarea científica se lleve a cabo con éxito sin comprometer la seguridad. Esto requiere un alto nivel de competencia como condición para completar la formación inicial y mantener esta competencia mediante una actividad de buceo adecuada y suficiente, o mediante formación de actualización e inmersiones de preparación tras un período de inactividad. Se ha recomendado el uso de listas de verificación aprobadas institucionalmente para la preparación del equipo y la planificación de las inmersiones como una forma de reducir los errores y garantizar que se sigan todos los pasos esenciales. [77]
En el buceo científico, el objetivo principal es normalmente la tarea planificada de la inmersión, y la inmersión es la forma más eficaz de llegar y regresar del lugar donde se realizará el trabajo científico. En el entorno submarino, el soporte vital debe tener necesariamente prioridad sobre todas las demás consideraciones, y si se descuida puede tener resultados fatales. El equipo de circuito abierto es simple, robusto y confiable y requiere poco manejo más allá del monitoreo del estado de descompresión y de los gases. Con los rebreathers, la mezcla de gases es dinámica y el monitoreo y, cuando es necesario, el control del equipo son de importancia crítica. Puede ser necesario realizar modificaciones de procedimiento para mantener un nivel similar de seguridad. [78]
La considerable variación en los sistemas de control entre las marcas y, en algunos casos, los modelos de rebreathers controlados electrónicamente hace que sea poco realista esperar poder mantener una familiaridad reflexiva con varias unidades y también tener la capacidad suficiente para realizar la tarea científica de manera efectiva además de manejar el rebreather, y cuanto más compleja sea la inmersión y el trabajo científico, mayor será el riesgo. Además de garantizar una prueba previa a la inmersión adecuada para garantizar que el equipo esté funcionando correctamente, se ha propuesto que haya un miembro del equipo menos involucrado en la ciencia y altamente capacitado con el rebreather disponible para monitorear al buzo que trabaja o a un par de buzos que trabajan y su equipo como una forma de reducir el riesgo de que un fallo pase desapercibido o sea ignorado. Este buzo de apoyo de seguridad también puede reducir la carga de trabajo del investigador al llevar parte del equipo científico. [78]
Un equipo de buceo de modalidad mixta es un equipo de compañeros en el que los buceadores utilizan diferentes modalidades de buceo en la misma inmersión, como un buceador en circuito abierto y el otro en rebreather. El buceo con rebreather en plataforma mixta se refiere al uso de diferentes marcas o modelos de rebreather en la misma inmersión. [79]
Existen perfiles y tareas de buceo en los que los modos mixtos pueden no funcionar bien debido a requisitos incompatibles en cuanto a tiempos de fondo, descompresión y planificación de gases, pero existe una amplia gama de operaciones en las que esto es un problema mucho menor; sin embargo, es necesario que ambos miembros del equipo puedan ayudarse mutuamente en caso de emergencia, lo que requiere la capacidad de reconocer problemas y el conocimiento, las habilidades y el equipo para responder adecuadamente. Esto incluye el conocimiento de los procedimientos de emergencia adecuados para el equipo del otro buceador. Es necesario cierto entrenamiento e información, y los procedimientos apropiados deben estar cubiertos en el manual de operaciones. Consideraciones similares se aplican al buceo en plataformas mixtas, pero en menor medida. [79]
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