Profundidad de aire equivalente

Método de comparación de los requisitos de descompresión para el aire y una mezcla de nitrox determinada

La profundidad de aire equivalente (EAD) es una forma de aproximar los requisitos de descompresión de mezclas de gases respirables que contienen nitrógeno y oxígeno en proporciones diferentes a las del aire, conocidas como nitrox . ^{[1] [2] [3]}

La profundidad equivalente en el aire, para una mezcla de Nitrox y una profundidad determinadas, es la profundidad de una inmersión en la que se respira aire que tendría la misma presión parcial de nitrógeno. Por ejemplo, una mezcla de gases que contiene un 36 % de oxígeno (EAN36) que se utiliza a 27 metros (89 pies) tiene una EAD de 20 metros (66 pies).

Cálculos en metros

La profundidad del aire equivalente se puede calcular para profundidades en metros de la siguiente manera:

EAD = (Profundidad + 10) × (Fracción de N ₂ / 0,79) − 10

Siguiendo el ejemplo anterior, para una mezcla de nitrox que contiene 64 % de nitrógeno (EAN36) que se utiliza a 27 metros, el EAD es:

EAD = (27 + 10) × (0,64 / 0,79) − 10

EAD = 37 × 0,81 − 10

EAD = 30 − 10

EAD = 20 metros

Entonces, a 27 metros con esta mezcla, el buceador calcularía sus requisitos de descompresión como si estuviera en el aire a 20 metros.

Cálculos en pies

La profundidad de aire equivalente se puede calcular para profundidades en pies de la siguiente manera:

EAD = (Profundidad + 33) × (Fracción de N ₂ / 0,79) − 33

Siguiendo el ejemplo anterior, para una mezcla de nitrox que contiene 64 % de nitrógeno (EAN36) que se utiliza a 90 pies, el EAD es:

EAD = (90 + 33) × (0,64 / 0,79) − 33

EAD = 123 × 0,81 − 33

EAD = 100 − 33

EAD = 67 pies

Entonces, a 90 pies con esta mezcla, el buzo calcularía sus requisitos de descompresión como si estuviera en aire a 67 pies.

Derivación de las fórmulas

Para una mezcla de nitrox dada y una profundidad dada, la profundidad de aire equivalente expresa la profundidad teórica que produciría la misma presión parcial de nitrógeno si se utilizara aire normal (79 % de nitrógeno):

${\displaystyle ppN_{2}(nitrox,depth)=ppN_{2}(air,EAD)}$

Por lo tanto, siguiendo la definición de presión parcial:

${\displaystyle FN_{2}(nitrox)\cdot P_{depth}=FN_{2}(air)\cdot P_{EAD}}$

Expresando la fracción de nitrógeno y expresando la presión a la profundidad dada, se obtiene una fórmula general: ${\displaystyle FN_{2}}$ ${\displaystyle P_{depth}}$ ${\displaystyle P_{EAD}}$

${\displaystyle P_{EAD}={FN_{2}(nitrox) \over FN_{2}(air)}\cdot P_{depth}}$

En esta fórmula, y son presiones absolutas. En la práctica, es mucho más cómodo trabajar con las columnas equivalentes de profundidad del agua de mar , porque la profundidad se puede leer directamente desde el profundímetro o el ordenador de buceo . La relación entre la presión y la profundidad se rige por la ley de Pascal : ${\displaystyle P_{EAD}\,}$ ${\displaystyle P_{depth}\,}$

${\displaystyle P_{depth}=P_{atmosphere}+\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}\,}$

Utilizando el sistema SI con presiones expresadas en pascal , tenemos:

${\displaystyle P_{depth}(Pa)=P_{atmosphere}(Pa)+\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}(m)\,}$

Expresando las presiones en atmósferas se obtiene una fórmula conveniente (1 atm ≡ 101325 Pa):

${\displaystyle P_{depth}(atm)=1+{\frac {\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}}{P_{atmosphere}(Pa)}}=1+{\frac {1027\cdot 9.8\cdot h_{depth}}{101325}}\ \approx 1+{\frac {h_{depth}(m)}{10}}}$

Para simplificar el álgebra definiremos . Combinando la fórmula general y la ley de Pascal, tenemos: ${\displaystyle {\frac {FN_{2}(nitrox)}{FN_{2}(air)}}=R}$

${\displaystyle 1+{\frac {h_{EAD}}{10}}=R\cdot (1+{\frac {h_{depth}}{10}})}$

de modo que

${\displaystyle h_{EAD}=10\cdot (R+R\cdot {\frac {h_{depth}}{10}}-1)=R\cdot (h_{depth}+10)-10}$

Dado que , la fórmula equivalente para el sistema imperial se convierte en ${\displaystyle h(ft)\approx 3.3\cdot h(m)\,}$

${\displaystyle h_{EAD}(ft)=3.3\cdot {\Bigl (}R\cdot ({\frac {h_{depth}(ft)}{3.3}}+10)-10{\Bigr )}=R\cdot (h_{depth}(ft)+33)-33}$

Sustituyendo nuevamente R, y observando que , tenemos las fórmulas concretas: ${\displaystyle FN_{2}(air)=0.79}$

${\displaystyle h_{EAD}(m)={\frac {FN_{2}(nitrox)}{0.79}}\cdot (h_{depth}(m)+10)-10}$

${\displaystyle h_{EAD}(ft)={\frac {FN_{2}(nitrox)}{0.79}}\cdot (h_{depth}(ft)+33)-33}$

Tablas de buceo

Aunque no todas las tablas de buceo se recomiendan para su uso de esta manera, las tablas de Bühlmann son adecuadas para su uso con este tipo de cálculos. A 27 metros de profundidad, la tabla de Bühlmann de 1986 (para altitudes de 0 a 700 m) permite 20 minutos de tiempo de fondo sin necesidad de una parada de descompresión , mientras que a 20 metros el tiempo sin paradas es de 35 minutos. Esto demuestra que el uso de EAN36 para una inmersión de 27 metros puede proporcionar un aumento del 75% en el tiempo de fondo sin paradas en comparación con el uso de aire con el mismo nivel teórico de riesgo de desarrollar síntomas de enfermedad por descompresión.

También se han utilizado tablas de la Marina de los EE. UU. con profundidad de aire equivalente, con un efecto similar. Los cálculos son teóricamente válidos para todos los modelos de descompresión de Haldan.

Referencias

1. Logan, JA (1961). "Una evaluación de la teoría de la profundidad equivalente del aire". Informe técnico de la Unidad de buceo experimental de la Armada de los Estados Unidos . NEDU-RR-01-61. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010. Consultado el 1 de mayo de 2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
2. Berghage Thomas E, McCraken TM (diciembre de 1979). «Profundidad de aire equivalente: realidad o ficción». Undersea Biomedical Research . 6 (4): 379–84. PMID  538866. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2010. Consultado el 1 de mayo de 2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
3. Lang, Michael A. (2001). Actas del taller sobre Nitrox de DAN. Durham, NC: Divers Alert Network . p. 197. Archivado desde el original el 16 de septiembre de 2011. Consultado el 2 de mayo de 2008 .{{cite book}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )