La planificación de los gases de buceo es el aspecto de la planificación de la inmersión y de la gestión de los gases que se ocupa del cálculo o la estimación de las cantidades y mezclas de gases que se utilizarán para una inmersión planificada. Puede suponer que se conoce el perfil de la inmersión , incluida la descompresión, pero el proceso puede ser iterativo, lo que implica cambios en el perfil de la inmersión como consecuencia del cálculo de los requisitos de gas o cambios en las mezclas de gases elegidas. El uso de reservas calculadas en función del perfil de inmersión planificado y las tasas de consumo de gas estimadas en lugar de una presión arbitraria se conoce a veces como gestión de gas de fondo . El propósito de la planificación de los gases es garantizar que, para todas las contingencias razonablemente previsibles, los buzos de un equipo tengan suficiente gas respirable para regresar de forma segura a un lugar donde haya más gas respirable disponible. En casi todos los casos, será la superficie. [1]
La planificación del gas incluye los siguientes aspectos: [2] : Sect.3
La planificación del gas es una de las etapas de la gestión del gas en el buceo. Las otras etapas incluyen: [2] : Sec.3 [1]
El término "planificación de gas en el fondo del mar" se utiliza para el método de planificación de gas basado en un perfil de inmersión planificado en el que se dispone de una estimación razonablemente precisa de las profundidades, los tiempos y el nivel de actividad, de modo que los cálculos de las mezclas de gases y las cantidades adecuadas de cada mezcla se conocen lo suficientemente bien como para que resulte útil realizar cálculos bastante rigurosos. Se suelen utilizar reglas generales más simples, fáciles y bastante arbitrarias para las inmersiones que no requieren paradas de descompresión prolongadas. Estos métodos suelen ser adecuados para inmersiones de bajo riesgo, pero confiar en ellos para planes de inmersión más complejos puede poner a los buceadores en un riesgo significativamente mayor si no conocen las limitaciones de cada método y los aplican de forma inadecuada.
La elección del gas respirable para el buceo se puede realizar entre cuatro grupos principales.
El aire es el gas por defecto para la mayoría de las inmersiones recreativas a poca profundidad y, en algunas partes del mundo, puede ser el único gas fácilmente disponible. Es un gas que se consigue sin problemas, de calidad constante y fácil de comprimir. Si no hubiera problemas asociados con el uso del aire para inmersiones más profundas y prolongadas, no habría motivo para utilizar otro.
Las limitaciones en el uso del aire son:
Estas limitaciones pueden mitigarse mediante el uso de gases mezclados específicamente para respirar bajo presión.
En un esfuerzo por reducir los problemas de descompresión que resultan de las altas presiones parciales de nitrógeno a las que se expone el buceador cuando respira aire a gran profundidad, se puede añadir oxígeno como sustituto de una parte del nitrógeno. La mezcla resultante de nitrógeno y oxígeno se conoce como nitrox. Las trazas de argón y otros gases atmosféricos se consideran poco importantes. [3] [4] : Cap. 3
El nitrox es una mezcla de nitrógeno y oxígeno. Técnicamente, esto puede incluir aire y mezclas de nitrox hipóxico, donde la fracción de gas de oxígeno es menor que en el aire (21 %), [4] : Cap. 3 pero no se utilizan generalmente. El nitrox se entiende generalmente como aire enriquecido con oxígeno adicional, ya que ese es el método habitual para producirlo. La fracción de gas de oxígeno puede variar de 22% a 99%, pero es más habitual que esté en el rango de 25% a 40% para el gas de fondo (respirado durante la parte principal de la inmersión), y de 32 a 80% para las mezclas de descompresión. [2]
El helio es un gas inerte que se utiliza en mezclas respirables para buceo con el fin de reducir o eliminar los efectos narcóticos de otros gases en profundidad. Es un gas relativamente caro y tiene algunos efectos secundarios indeseables, por lo que se utiliza cuando mejora significativamente la seguridad. Otra característica deseable del helio es su baja densidad y baja viscosidad en comparación con el nitrógeno. Estas propiedades reducen el trabajo respiratorio, [5] [6] que puede convertirse en un factor limitante para el buceador en profundidades extremas. [2] : Sect.1 [7] [6] [8]
Entre las propiedades indeseables del helio como componente de un gas respirable se incluyen una transferencia de calor altamente efectiva [9] , que puede enfriar rápidamente a un buzo [10], y una tendencia a tener fugas más fácil y rápidamente que otros gases. Las mezclas a base de helio no deben utilizarse para el inflado de trajes secos. [2] : Sección 1 [6]
El helio es menos soluble que el nitrógeno en los tejidos corporales, pero como consecuencia de su peso molecular muy pequeño de 4, en comparación con el 28 del nitrógeno, se difunde más rápido, como se describe en la ley de Graham . En consecuencia, los tejidos se saturan más rápido con helio, pero también se desaturan más rápido, siempre que se pueda evitar la formación de burbujas. La descompresión de los tejidos saturados será más rápida para el helio, pero los tejidos insaturados pueden tardar más o menos que con nitrógeno dependiendo del perfil de inmersión. [6]
El helio se suele mezclar con oxígeno y aire para producir una gama de mezclas de gases de tres componentes conocidas como trimixes . El oxígeno está limitado por restricciones de toxicidad y el nitrógeno está limitado por efectos narcóticos aceptables. El helio se utiliza para formar el resto de la mezcla, [2] : Sect.2 y también se puede utilizar para reducir la densidad y reducir el trabajo respiratorio. [8]
El oxígeno puro elimina por completo el problema de la descompresión, pero es tóxico a altas presiones parciales , lo que limita su uso en el buceo a profundidades poco profundas y como gas de descompresión . [4] : Sec. 16-2
El oxígeno al 100 % también se utiliza para reponer el oxígeno que utiliza el buceador en los rebreathers de circuito cerrado , para mantener el punto de ajuste (la presión parcial de oxígeno en el circuito que la electrónica o el buceador mantienen durante la inmersión). En este caso, la mezcla de respiración real varía con la profundidad y está formada por una mezcla de diluyente mezclada con oxígeno. El diluyente suele ser una mezcla de gases que se puede utilizar como rescate si es necesario. En un rebreather se utilizan cantidades relativamente pequeñas de diluyente, ya que los componentes inertes no se metabolizan ni se expulsan al medio ambiente mientras el buceador permanece en profundidad, sino que se vuelven a respirar repetidamente y solo se pierden durante el ascenso, cuando el gas se expande en proporción inversa a la presión, y debe ventilarse para mantener el volumen correcto en el circuito. [3] : Sec.17-2
La composición de una mezcla de gases respirables dependerá de su uso previsto. La mezcla debe elegirse para proporcionar una presión parcial segura de oxígeno (PO2 ) a la profundidad de trabajo. La mayoría de las inmersiones utilizarán la misma mezcla durante toda la inmersión, por lo que la composición se seleccionará para que sea respirable en todas las profundidades planificadas. Puede haber consideraciones de descompresión. La cantidad de gas inerte que se disolverá en los tejidos depende de la presión parcial del gas, su solubilidad y el tiempo que se respira a presión, por lo que el gas puede enriquecerse con oxígeno para reducir los requisitos de descompresión. El gas también debe tener una densidad respirable a la profundidad máxima prevista para su uso. Un valor recomendado para la densidad máxima es de 6 gramos por litro, ya que las densidades más altas reducen la tasa máxima de ventilación lo suficiente como para inducir hipercapnia . [11]
La ley de Henry establece:
A una temperatura dada, la cantidad de gas que puede disolverse en un fluido es directamente proporcional a la presión parcial del gas.
En inmersiones de corta duración, la P O 2 puede elevarse a 1,2 o 1,6 bar. Esto reduce la P N 2 y/o la P He y acorta la descompresión necesaria para un perfil determinado.
Respirar aire a más de 30 metros de profundidad (presión > 4 bar) tiene un efecto narcótico significativo en el buceador. Como el helio no tiene efecto narcótico, esto se puede evitar añadiendo helio a la mezcla para que la presión parcial de los gases narcóticos se mantenga por debajo de un nivel debilitante. Esto varía según el buceador y las mezclas de helio tienen un coste significativo, pero la mayor seguridad y eficiencia del trabajo resultantes del uso de helio pueden valer la pena. La otra desventaja de las mezclas a base de helio es el mayor enfriamiento del buceador. Los trajes secos no deben inflarse con mezclas ricas en helio.
Aparte del helio y probablemente el neón, todos los gases que se pueden respirar tienen un efecto narcótico que aumenta con la presión parcial elevada, [14] y se sospecha que el oxígeno tiene un efecto narcótico comparable al del nitrógeno, [15] aunque la evidencia no es concluyente. [16]
Ejemplo: Elija una mezcla de gases adecuada para una inmersión con rebote a 50 metros, donde la P O 2 debe limitarse a 1,4 bar y la profundidad narcótica equivalente a 30 metros:
Estos son valores óptimos para minimizar la descompresión y el costo del helio. Una fracción menor de oxígeno sería aceptable, pero sería una desventaja para la descompresión, y una fracción mayor de helio sería aceptable, pero costaría más.
Se puede comprobar la densidad del gas a la profundidad máxima, ya que esto puede tener un efecto significativo en el trabajo respiratorio. Un trabajo respiratorio excesivo reducirá la capacidad de reserva del buceador para hacer frente a una posible emergencia si se requiere un esfuerzo físico. Anthony y Mitchell recomiendan una densidad máxima de gas preferida de 5,2 g/L y una densidad máxima de gas de 6,2 g/L. [8]
El cálculo es similar al cálculo de la masa de gas en los cilindros.
La cantidad de gas necesaria en una inmersión depende de si el equipo de buceo que se va a utilizar es de circuito abierto, semicerrado o cerrado. El buceo de circuito abierto expulsa todo el gas respirado al entorno, independientemente de cuánto haya sido útil para el buceador, mientras que un sistema de circuito semicerrado o cerrado retiene la mayor parte del gas respirado y lo restaura a una condición respirable eliminando el producto de desecho, el dióxido de carbono, y completando el contenido de oxígeno a una presión parcial adecuada. Los equipos de buceo de circuito cerrado y semicerrado también se conocen como rebreathers . [17] [2]
Otro aspecto de la configuración del equipo de buceo es la forma en que el buceador lleva los cilindros primarios. Las dos configuraciones básicas son montaje posterior y montaje lateral. [17]
El montaje posterior es un sistema en el que uno o más cilindros se sujetan firmemente a un arnés, generalmente con un chaleco compensador de flotabilidad o un ala, y se llevan en la espalda del buceador. El montaje posterior permite que los cilindros se junten como si fueran gemelos, o para circunstancias especiales, viajes o cuádruples. Es un arreglo de alto perfil y puede no ser adecuado para algunos sitios donde el buceador necesita pasar por aberturas bajas. Esta es la configuración estándar para el buceo recreativo con uno o dos cilindros, y para gran parte del buceo técnico en aguas abiertas. [17] [2]
El montaje lateral suspende los cilindros primarios del arnés a los costados del buzo: por lo general, se utilizan dos cilindros de aproximadamente el mismo tamaño. Se pueden colocar cilindros de descompresión adicionales de manera similar. El método de llevar cilindros suspendidos a los costados del arnés, conocido como montaje con eslinga, es similar y difiere en los detalles. [17]
Las configuraciones más comunes para los cilindros múltiples son transportar el gas de fondo en cilindros montados en la espalda con un volumen total suficiente, ya sea con colector o independientes, y las otras mezclas en soportes tipo eslinga sujetos a los costados del arnés del buzo con anillos en D, o transportar todos los gases en cilindros montados en los costados. El gas de descompresión, cuando es diferente del gas utilizado para la parte principal de la inmersión, se transporta comúnmente en uno o más cilindros suspendidos del costado del arnés del buzo mediante clips. Se pueden transportar varios cilindros de esta manera para inmersiones extremas. [17] [2]
Los arneses de montaje lateral requieren que los cilindros se transporten individualmente sujetos al arnés a los costados del buceador. Los expertos en montaje lateral pueden transportar de esta manera 6 cilindros de aluminio de 80 cc, 3 a cada lado. [17]
El buceador debe ser capaz de identificar positivamente el gas suministrado por cualquiera de las diversas válvulas de demanda que requieren estas configuraciones, para evitar problemas potencialmente fatales de toxicidad por oxígeno, hipoxia, narcosis por nitrógeno o divergencia del plan de descompresión que pueden ocurrir si se utiliza un gas inadecuado. [17] Una de las convenciones coloca los gases ricos en oxígeno a la derecha, [18] Otros métodos incluyen el etiquetado por contenido y/o profundidad máxima operativa (MOD), y la identificación por tacto. A menudo se utilizan varios o todos estos métodos juntos. [17]
El gas de rescate para una configuración montada en la espalda se puede transportar de diversas maneras en un cilindro de rescate . La forma más popular es como un cilindro de eslinga, un cilindro de pony atado al cilindro principal montado en la espalda o en un cilindro pequeño (aire de repuesto) sostenido por un bolsillo unido al compensador de flotabilidad. [17] Cuando se montan en el lateral más de un cilindro de la misma mezcla, los cilindros que no se utilizan funcionan como equipos de rescate, siempre que contengan suficiente gas para que el buceador llegue a la superficie de manera segura.
Si la ruta de la inmersión está restringida o se puede planificar de forma fiable, se pueden dejar caer cilindros para el rescate del gas de descompresión a lo largo de la ruta en los puntos donde se necesitarán en el regreso o el ascenso. Los cilindros suelen sujetarse a una línea de distancia o línea de disparo, para garantizar que sean fáciles de encontrar y que sea poco probable que se pierdan. Estos cilindros normalmente contendrían una mezcla de gases cercana a la óptima para el sector de la inmersión en el que se pretende utilizar. Este procedimiento también se conoce como estadificación , y los cilindros se conocen entonces como cilindros de etapa , pero el término cilindro de etapa se ha vuelto genérico para cualquier cilindro llevado al costado del buceador además del gas de fondo. [17] [2] Los protocolos de redundancia de gas se deben aplicar a los cilindros de caída al igual que para cualquier otro suministro de gas respirable.
El procedimiento formal y relativamente completo para la planificación del gas de buceo supone que se dispone de un plan de inmersión suficientemente detallado como para que se conozcan la mayoría de las variables. Muchas inmersiones recreativas se llevan a cabo de forma más ad hoc , donde la inmersión se planifica y se lleva a cabo en torno al gas disponible.
La cantidad de gas necesaria para una inmersión planificada comprende la cantidad de gas calculada para el consumo en el perfil planificado y el gas adicional destinado a contingencias, también conocido comoreserva de gas
La mayoría de los buceadores recreativos no realizan inmersiones de penetración ni inmersiones que excedan el límite de no descompresión , y pueden ascender de manera segura directamente a la superficie en cualquier punto de una inmersión. Tales ascensos no utilizan un gran volumen de gas, y a estos buceadores se les enseña comúnmente a comenzar el ascenso a una presión restante dada en el cilindro, independientemente de la profundidad, el tamaño del cilindro o la frecuencia respiratoria esperada, principalmente porque es fácil de recordar y hace que el trabajo del líder de buceo sea más simple en inmersiones grupales. El método se originó en el corte de presión de reserva no ajustable proporcionado por válvulas mecánicas de cilindros de reserva que eran de uso general antes de que el manómetro sumergible se convirtiera en un componente estándar del equipo de buceo. Ocasionalmente puede ser insuficientemente conservador, pero más a menudo es innecesariamente conservador, particularmente en inmersiones poco profundas con un cilindro grande. Se les puede indicar a los buceadores que notifiquen al líder de la inmersión cuando alcancen los 80 o 100 bares y que regresen al barco con no menos de 50 bares o 700 psi o algo similar restante, pero una de las razones para tener los 50 bares de reserva es hacer que el regreso al barco sea más seguro, al permitir que el buceador nade en la superficie en agua picada mientras respira con el regulador. Este gas residual también se puede utilizar para una parada de seguridad prolongada o adicional cuando la inmersión se acerca al límite de no descompresión, pero es una buena práctica no utilizar todo el gas si se puede evitar de manera segura, ya que un cilindro vacío es más fácil de contaminar durante la manipulación, y se puede requerir que el operador de llenado haga que cualquier cilindro que no registre una presión residual cuando se presenta para el llenado sea inspeccionado internamente para asegurarse de que no se haya contaminado por el ingreso de agua.
La regla de los tercios es otra regla empírica de este tipo . [19] [20] La regla básica generalmente solo se aplica al buceo en entornos elevados, como cuevas y naufragios, donde un ascenso directo a la superficie es imposible y los buceadores deben regresar por donde vinieron, y no se prevén paradas de descompresión. Si se planea la descompresión, la regla de los tercios se puede aplicar además de los requisitos de gas de descompresión.
Para los buceadores que siguen esta regla, un tercio del suministro de gas se utiliza para el viaje de ida, un tercio para el viaje de regreso y un tercio se mantiene en reserva en caso de una emergencia. La inmersión se da por finalizada cuando el primer buceador alcanza un tercio de la presión inicial. [19] Sin embargo, cuando se bucea con un compañero con una frecuencia respiratoria más alta o un volumen de gas diferente, puede ser necesario establecer un tercio del suministro de gas del compañero como el "tercio" restante. Esto significa que el punto de giro para salir es anterior, o que el buceador con la frecuencia respiratoria más baja lleva un volumen de gas mayor del que se requeriría si ambos tuvieran la misma frecuencia respiratoria.
Se necesitan reservas al final de las inmersiones en caso de que el buceador haya descendido más o haya permanecido más tiempo del previsto y deba permanecer bajo el agua para realizar paradas de descompresión antes de poder ascender de forma segura a la superficie. Un buceador sin gas no puede realizar las paradas y corre el riesgo de sufrir la enfermedad de descompresión .
En un entorno con techo , donde no es posible ascender directamente a la superficie, la reserva permite al buzo donar gas a un compañero sin gas, proporcionando suficiente gas para permitir que ambos buzos salgan del recinto y asciendan a la superficie.
Una opción diferente para las inmersiones de penetración es el método de “mitad + 15 bar” (mitad + 200 psi), en el que el gas de contingencia para la etapa se lleva en los cilindros primarios. Algunos buceadores consideran que este método es el más conservador cuando se utilizan varias etapas. Si todo va según lo previsto al utilizar este método, los buceadores salen a la superficie con las etapas casi vacías, pero con todo el gas de contingencia todavía en sus cilindros primarios. Con una sola etapa de caída, esto significa que los cilindros primarios todavía estarán aproximadamente medio llenos. [21]
La "planificación de gas para buceo a fondo" se refiere a los métodos de cálculo de la cantidad de gas para buceo a partir de un perfil de inmersión planificado, en el que se dispone de una estimación razonablemente precisa de las profundidades, los tiempos y el nivel de actividad previstos para cada etapa de la inmersión, por lo que son útiles los cálculos bastante rigurosos de las mezclas de gases y las cantidades adecuadas de cada una de ellas. El consumo de gas depende de la presión ambiental, la frecuencia respiratoria y la duración del sector de inmersión en esas condiciones. [22]
La presión ambiental es una función directa de la profundidad. Es la presión atmosférica en la superficie, más la presión hidrostática, a razón de 1 bar por cada 10 m de profundidad.
El volumen minuto respiratorio (RMV) es el volumen de gas que respira un buzo en un minuto. Para un buzo comercial en activo, IMCA sugiere un RMV de 35 L/min. Para emergencias, IMCA sugiere un RMV de 40 L/min [10]. El RMV de descompresión suele ser menor, ya que el buzo no suele trabajar duro. Se pueden utilizar valores más pequeños para estimar los tiempos de inmersión. El buzo puede utilizar los valores medidos por sí mismo, pero los valores del peor de los casos se deben utilizar para calcular las presiones críticas para el giro o el ascenso y para el rescate, ya que el RMV de un buzo normalmente aumentará con el estrés o el esfuerzo. [4] Algunos buzos calculan factores de inmersión personales que son valores razonablemente consistentes para múltiplos del consumo de gas en reposo para diferentes niveles de trabajo, como descompresión, buceo relajado, natación sostenida, trabajo duro, etc. Estos factores se pueden utilizar para estimar el RMV.
La tasa de consumo de gas (Q) en circuito abierto depende de la presión ambiental absoluta (P a ) y del RMV.
Tasa de consumo de gas: Q = P a × RMV (litros por minuto)
El volumen de gas disponible en un cilindro es el volumen que se puede utilizar antes de alcanzar una presión crítica, generalmente conocida como reserva. El valor elegido para la reserva debe ser suficiente para que el buceador realice un ascenso seguro en condiciones subóptimas. Puede ser necesario suministrar gas a un segundo buceador (respiración por parte de un compañero). El gas disponible se puede corregir a la presión de la superficie o especificar a una presión de profundidad determinada.
Gas disponible a presión ambiente:
Dónde:
En el caso de presión superficial: P ambiente = 1 bar y la fórmula se simplifica a:
El tiempo que un buceador puede trabajar con el gas disponible (también llamado resistencia) es:
Tiempo disponible = Gas disponible / RMV
Tanto el gas disponible como el RMV deben ser correctos para la profundidad o ambos corregidos a la presión de la superficie.
El cálculo del requerimiento de gas para una inmersión se puede dividir en estimaciones más simples del requerimiento de gas para sectores de la inmersión y luego sumarse para indicar el requerimiento para toda la inmersión.
Un sector de buceo debe estar a una profundidad constante, o se puede estimar una profundidad promedio. Esto se utiliza para obtener la presión ambiental del sector (P sector ). También se debe estimar la duración del sector (T sector ) y el RMV del buceador para el sector (RMV sector ). Si los requisitos de volumen de gas del sector (V sector ) se calculan todos a presión de superficie, se pueden agregar más tarde directamente. Esto reduce el riesgo de confusión y error.
Una vez elegidos estos valores se sustituyen en la fórmula:
Sector V = Sector RMV × Sector P × Sector T
Este es el volumen libre del gas a presión atmosférica. El cambio de presión (δP cil. ) en el cilindro utilizado para almacenar este gas depende del volumen interno del cilindro (V cil. ) y se calcula utilizando la ley de Boyle :
δP cil = V sector × P atm /V cil (P atm - 1 bar)
Los reguladores de gas respirable funcionarán de manera eficiente hasta una presión del cilindro ligeramente superior a la presión entre etapas diseñada. Esta presión puede denominarse presión funcional mínima del cilindro. Variará con la profundidad, ya que la presión nominal entre etapas se suma a la presión ambiental.
Esto no significa que no se pueda obtener todo el gas restante de un cilindro, sino que el regulador entregará parte de él con menor eficiencia que el trabajo de respiración diseñado y el resto solo cuando se reduzca la presión ambiental. En la mayoría de los diseños de reguladores, el buzo tendrá que superar una mayor presión de apertura para abrir la válvula de demanda y se reducirá el caudal. Estos efectos aumentan a medida que disminuye la presión entre etapas. Esto puede proporcionar al buzo una advertencia de que el suministro de gas de ese cilindro cesará de manera inminente. Sin embargo, en al menos un diseño de regulador, una vez que la presión entre etapas se ha reducido lo suficiente, la servoválvula inflable de la segunda etapa se desinflará y bloqueará efectivamente la válvula de demanda abierta, lo que permitirá que el gas residual escape hasta que la presión del cilindro haya disminuido hasta aproximadamente igualar la presión ambiental, momento en el que el flujo se detendrá hasta que la presión ambiental se reduzca al ascender a una profundidad menor.
Un valor de 10 bar de presión entre etapas más la presión ambiental es una estimación adecuada de la presión funcional mínima para la mayoría de los propósitos de planificación. Este valor variará con la profundidad, y un regulador que ha dejado de suministrar gas respirable puede suministrar un poco más de gas a medida que disminuye la presión ambiental, lo que permite unas cuantas respiraciones más del cilindro durante el ascenso si el gas se agota durante la inmersión. La cantidad de gas disponible de esta manera depende del volumen interno del cilindro.
Las presiones críticas (Pcrit o Pcrit ) son presiones que no deben descender por debajo de un valor determinado durante una parte determinada de una inmersión planificada, ya que proporcionan gas para emergencias.
La presión de reserva es un ejemplo de presión crítica. También se la conoce como presión crítica de ascenso , ya que indica la cantidad de gas necesaria para ascender de manera segura teniendo en cuenta las contingencias específicas que se indican en el plan de buceo.
También se pueden especificar presiones críticas para el inicio de la inmersión y para el regreso cuando no es posible o no es deseable un ascenso directo. Estas pueden denominarse Presión crítica de descenso o Presión crítica para el perfil de inmersión , y Presión crítica de salida o Presión crítica de regreso .
Las presiones críticas se calculan sumando todos los volúmenes de gas necesarios para las partes de la inmersión posteriores al punto crítico y para otras funciones, como el inflado del traje y el control de la flotabilidad, si se suministran desde el mismo conjunto de cilindros, y dividiendo este volumen total por el volumen del conjunto de cilindros. A este valor se le suma una presión funcional mínima para obtener la presión crítica.
Ejemplo: Presión crítica de descenso:
No se debe intentar esta inmersión si se dispone de menos de 176 bares. Tenga en cuenta que no se han tenido en cuenta contingencias.
Al comprobar las presiones críticas se debe tener en cuenta la temperatura del gas.
Las presiones críticas para el ascenso o el giro se medirán a temperatura ambiente y no requieren compensación, pero la presión crítica para el descenso puede medirse a una temperatura considerablemente más alta que la temperatura en profundidad.
La presión debe corregirse a la temperatura del agua esperada utilizando la ley de Gay-Lussac .
P2 = P1 × ( T2 / T1 )
Ejemplo: Corrección de presión para temperatura: Los cilindros están a aproximadamente 30 °C, la temperatura del agua es de 10 °C, la presión crítica para el descenso (P 1 ) es de 176 bar a 10 °C.
El problema básico al calcular la cantidad de gas que se debe permitir para las contingencias es decidir qué contingencias se deben tener en cuenta. Esto se aborda en la evaluación de riesgos de la inmersión planificada. Una contingencia que se considera comúnmente es compartir gas con otro buceador desde el punto de la inmersión en el que se necesita el tiempo máximo para llegar a la superficie u otro lugar donde haya más gas disponible. Es probable que ambos buceadores tengan un RMV más alto de lo normal durante un ascenso asistido, ya que es una situación estresante [1] , y es prudente tener esto en cuenta. Para los buceadores profesionales, los valores deben elegirse de acuerdo con las recomendaciones del código de práctica en uso, pero si se elige un valor más alto, es poco probable que alguien se oponga. Las agencias de capacitación recomiendan a los buceadores recreativos que utilicen valores que la agencia considere apropiados y que es poco probable que conduzcan a litigios, que generalmente son conservadores y se basan en datos experimentales publicados, pero los buceadores pueden tener la discreción de utilizar valores de RMV de su propia elección, en función de su experiencia personal y la aceptación informada del riesgo.
El procedimiento es idéntico al de cualquier otro cálculo de consumo de gas multisectorial, excepto que intervienen dos buzos, lo que duplica el VMR efectivo.
Para verificar si el cilindro de rescate tiene suficiente gas (para un buceador) en caso de una emergencia a la profundidad planificada, se debe calcular la presión crítica en función del perfil planificado y debe permitir el cambio, el ascenso y toda la descompresión planificada.
Ejemplo: Suministro de gas de emergencia:
Se planea una inmersión a 30 m que requiere 6 minutos de descompresión a 3 m. Para emergencias, IMCA recomienda asumir un RMV = 40 L/min [10]
La correspondencia de gases es el cálculo de las presiones de reserva y de giro para buzos que utilizan diferentes volúmenes de cilindros o con diferentes tasas de consumo de gas en la misma inmersión, lo que permite a cada buzo garantizar que se retiene suficiente gas para permitir contingencias previsibles en las que los buzos puedan necesitar compartir gas, en función de los volúmenes de cilindros de cada buzo y las tasas de consumo de gas individuales de ambos buzos. [23]
Es una práctica habitual dar la vuelta a la inmersión inmediatamente después de iniciar el intercambio de gases de emergencia, por lo que los volúmenes de gas equiparados solo se aplican a partir del punto de giro. Hasta ese momento, solo se debe considerar el consumo propio del buceador en las condiciones previstas.
Los requerimientos de gas para un rebreather de circuito cerrado son muy diferentes a los de un circuito abierto. El consumo de oxígeno es independiente de la profundidad y está controlado por la tasa de trabajo metabólico , que está limitada en gran medida por el trabajo respiratorio y la densidad del gas. Existe otro límite en la cantidad de oxígeno que se puede transportar de manera útil, ya que la resistencia de un rebreather está limitada por la cantidad de dióxido de carbono que el depurador puede absorber antes de la ruptura , y la cantidad de dióxido de carbono producido por el buceador está muy relacionada con la relación de intercambio respiratorio y la cantidad de oxígeno metabolizado .
El uso de gas diluyente está estrechamente relacionado con la variación de profundidad, ya que debe agregarse para mantener el volumen del circuito al descender, y se libera al entorno y se pierde al ascender. Cuando el buzo se encuentra a una profundidad constante, el uso de gas diluyente es muy bajo y se limita a las purgas de diluyente para verificar la calibración del sensor de oxígeno y al rescate al circuito abierto, momento en el que se utilizará en la misma proporción que el gas respirable del circuito abierto.
En los rebreathers semicerrados, hay dos formas básicas en que se utiliza el gas:
La decisión fundamental en la elección de los cilindros es si todo el suministro de gas para la inmersión se llevará en un solo juego o se dividirá en más de un juego para diferentes partes de la inmersión. Bucear con un solo cilindro es logísticamente simple y permite disponer de todo el gas para respirar durante toda la inmersión, pero no permite aprovechar la optimización del gas respirable para la descompresión ni disponer de un suministro de emergencia independiente que no dependa de la presencia de un compañero de buceo donde y cuando sea necesario. Un solo cilindro pone al buceador en una posición de dependencia del compañero para obtener gas respirable alternativo en caso de una emergencia que corte el suministro principal de aire, a menos que la opción de un ascenso libre sea aceptable.
El buceo con múltiples cilindros se realiza por tres razones de procedimiento básicas o una combinación de ellas.
Las inmersiones técnicas en circuito abierto profundo pueden requerir una combinación de gas de fondo, gas de viaje y dos o más gases de descompresión diferentes, lo que plantea un desafío para el buceador sobre cómo llevarlos todos y usarlos correctamente, ya que el uso incorrecto de un gas en un rango de profundidad inadecuado puede provocar hipoxia o toxicidad por oxígeno, y también afectará las obligaciones de descompresión. [17] [2]
Una cuarta razón, de carácter logístico, es la disponibilidad de botellas de la capacidad adecuada. Las botellas de mayor capacidad que se utilizan generalmente para el buceo son las de acero de 18 litros y 232 bares, y son relativamente poco comunes. Se pueden elegir varias botellas simplemente para proporcionar la capacidad suficiente para el perfil planificado y el gas específico.
Cada gas debe suministrarse en cantidad suficiente para abastecer adecuadamente al buceador en todo el sector pertinente de la inmersión. Esto se hace seleccionando una o más botellas que, cuando se llenen, puedan contener al menos la cantidad necesaria de gas, incluidas las reservas y los límites de contingencia pertinentes, por encima de la presión funcional mínima a la profundidad en la que se utilizará el gas por última vez. Se deben tener en cuenta las consecuencias de la elección de la botella en cuanto a flotabilidad y equilibrio, tanto como consecuencia de las características de flotabilidad inherentes de la botella completa con el regulador y otros accesorios, como debido al uso del contenido durante la inmersión. [1]
El material y la presión nominal de los cilindros afectan la comodidad, la ergonomía y la seguridad. El control de la flotabilidad es más fácil, más estable y más seguro cuando se minimiza el volumen de gas necesario para lograr una flotabilidad neutra, en particular al final de una inmersión durante el ascenso y la descompresión, cuando la masa total de gas es mínima. La necesidad de un gran volumen de gas en el compensador de flotabilidad durante el ascenso aumenta el riesgo de un ascenso descontrolado durante la descompresión.
Los materiales más comunes son las aleaciones de aluminio y el acero. Los cilindros cortos de acero de alta presión pueden tener una flotabilidad bastante negativa, mientras que los cilindros largos de aluminio pueden estar cerca de la neutralidad cuando están llenos y flotar cuando están vacíos. Los cilindros de gas de respaldo que tienen una flotabilidad negativa en un grado moderado pueden reducir el peso total que lleva el buceador, por lo que puede ser una ventaja utilizar acero, incluso a la presión nominal más alta de 300 bar, siempre que esto no supere la flotabilidad del otro equipo con el compensador de flotabilidad vacío. La necesidad de inflar el compensador de flotabilidad para lograr una flotabilidad neutral cuando todos los cilindros están vacíos y no se usan pesos descartables indica que la selección no es segura, ya que sería necesario descartar el gas respirable para recuperar la flotabilidad en caso de una falla del compensador de flotabilidad.
Las botellas que flotan cuando están llenas requieren un lastre para que sean manejables bajo el agua. Suelen ser botellas de material compuesto con fibra de vidrio, que también son caras, relativamente fáciles de dañar y suelen tener una vida útil más corta, pero pueden ser útiles para inmersiones en las que el acceso al agua es inusualmente difícil, como en cuevas profundas o a gran altitud, cuando se deben proporcionar botellas para múltiples inmersiones.
Los cilindros que están destinados a ser arrojados al agua o entregados a otro buzo deben ser negativos al caer, para evitar que se alejen flotando, y deben ser cercanos a la posición neutral para que la flotabilidad del buzo no se modifique más de lo necesario cuando se dejan caer, y debe ser posible lograr y mantener una flotabilidad neutral durante toda la inmersión hasta que se complete la descompresión y se agote todo el gas respirable.
El buceador debe llevar suficiente peso para permanecer neutral en la parada de descompresión más superficial hasta que se haya usado todo el gas. Este es un escenario de contingencia grave, ya que algo habría salido mal para que se hubiera usado todo el gas, pero no poder permanecer abajo para usar el último gas cuando es necesario sería aún peor, y no tendría sentido llevar gas que no se puede usar. Esto requiere que el buceador tenga flotabilidad negativa por la masa total de gas que lleva al inicio de la inmersión con un compensador de flotabilidad vacío, por lo que el compensador de flotabilidad debe tener suficiente volumen para neutralizar este exceso y cualquier pérdida adicional de flotabilidad en el traje de buceo durante el descenso. El cálculo del peso y el volumen de flotabilidad necesarios para compensar el uso de gas se puede realizar si se conoce la masa del gas almacenado. La compensación por la pérdida de flotabilidad del traje de neopreno es un poco más compleja y depende del tipo y el grosor del neopreno y la superficie del traje, y se determina mejor mediante experimentos. La pérdida de flotabilidad del traje seco puede, y normalmente debe, corregirse inflándolo durante el descenso. [1]
Un método sencillo para calcular la masa de un volumen de gas es calcular su masa en condiciones normales , en las que las densidades de los gases están fácilmente disponibles. La masa de cada componente de un gas se calcula para el volumen de ese componente, utilizando la fracción de gas para ese componente.
Ejemplo: Dos cilindros de 12 l llenos de Trimix 20/30/50 a 232 bar a 20 °C (293 K)
Calcular el volumen a 1,013 bar, 0 °C (273 K)
De esto,
La masa del helio es una pequeña parte del total y la densidad del oxígeno y el nitrógeno son bastante similares. Una aproximación razonable es utilizar el volumen a 20 °C, ignorar la masa del helio y considerar que todos los componentes de nitrox y aire son 1,3 kg/ m3 .
Usando estas aproximaciones, la estimación para el ejemplo anterior es:
Masa de la mezcla = 0,7 × 0,024 m 3 /bar × 232 bar × 1,3 kg/m 3 = 5,1 kg
Este método rara vez tendrá un error de hasta un kg, que es lo suficientemente cercano para las estimaciones de flotabilidad para la mayoría de las mezclas de buceo de circuito abierto.
El cálculo de la densidad es bastante sencillo: la fracción de gas se multiplica por la densidad de gas libre de cada gas, se suman y luego se multiplica por la presión absoluta.
Ejemplo: Trimix 20/30/50 a 0°C
Si se va a utilizar a 50 msw, la presión absoluta se puede tomar como 6 bar y la densidad será 6 × 0,96488 = 5,78 kg/m 3 Esto es menor que el límite superior de 6,2 kg/m 3 recomendado por Anthony y Mitchell, pero mayor que su límite preferido de 5,2 kg/m 3 [8].
{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )[16.3.1.2.4] ... dado que el oxígeno tiene algunas propiedades narcóticas, es adecuado incluir el oxígeno en el cálculo de END cuando se utilizan trimixes (Lambersten et al. 1977,1978). La parte que no es helio (es decir, la suma del oxígeno y el nitrógeno) debe considerarse como si tuviera la misma potencia narcótica que una presión parcial equivalente de nitrógeno en el aire, independientemente de las proporciones de oxígeno y nitrógeno.
{{cite journal}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )