Un aparato respiratorio autónomo ( SCBA ) es un dispositivo que se usa para proporcionar un suministro autónomo de gas respirable en una atmósfera que es inmediatamente peligrosa para la vida o la salud . Se utilizan normalmente en la extinción de incendios y en la industria. El término autónomo significa que el SCBA no depende de un suministro remoto de gas respirable (por ejemplo, a través de una manguera larga). Si está diseñado para usarse bajo el agua, también se lo conoce como equipo de buceo (aparato respiratorio autónomo bajo el agua). Cuando no se utilizan bajo el agua, a veces se les llama equipos de respiración industriales . Algunos tipos también se denominan aparatos respiratorios de aire comprimido ( CABA ) o simplemente aparatos respiratorios ( BA ). Los nombres no oficiales incluyen bolsa de aire , tanque de aire , cilindro de oxígeno o simplemente paquete , que se utilizan principalmente en la extinción de incendios .
Un SCBA de circuito abierto normalmente tiene tres componentes principales: un cilindro de almacenamiento de gas a alta presión (p. ej., 2216 a 5500 psi (15 280 a 37 920 kPa ), aproximadamente 150 a 374 atmósferas), un regulador de presión y una interfaz respiratoria, que puede Ser una boquilla, media máscara o máscara completa, ensamblada y montada sobre un arnés de transporte enmarcado. [1]
Un aparato respiratorio autónomo puede pertenecer a una de dos categorías: circuito abierto o circuito cerrado. [2]
El tipo de circuito cerrado, también conocido como rebreather, funciona filtrando, suplementando y recirculando el gas exhalado. Se utiliza cuando se necesita un suministro de gas respirable de mayor duración, como en rescates en minas y en túneles largos , y al atravesar pasajes demasiado estrechos para un gran cilindro de aire de circuito abierto. Antes de que se desarrollaran los SCBA de circuito abierto, la mayoría de los equipos de respiración industriales eran rebreathers , como el Siebe Gorman Proto , el Siebe Gorman Savox o el Siebe Gorman Salvus . Un ejemplo de SCBA con rebreather moderno sería el SEFA .
Los equipos de respiración industrial de circuito abierto están llenos de aire comprimido filtrado. Los sistemas típicos de circuito abierto tienen reguladores de dos etapas. La primera etapa reduce la presión de almacenamiento de hasta más de 300 bar a aproximadamente 10 bar para el suministro a la segunda etapa de la máscara, que la reduce aún más a justo por encima de la presión atmosférica a través de una válvula de demanda cuando la presión cae al inhalar. Una máscara de presión positiva tiene la válvula de demanda configurada para cerrarse cuando la presión dentro de la máscara está ligeramente por encima de la presión ambiental externa, de modo que cuando se quita la máscara de la cara o hay fugas alrededor del faldón, la válvula de demanda fluirá libremente.
Un SCBA de circuito abierto para rescate o extinción de incendios tiene una máscara facial completa , también llamada máscara, un regulador de demanda , un cilindro de aire, un manómetro (a veces con un dispositivo PASS integrado ) y un arnés con correas ajustables para los hombros y la cintura. Cinturón que permite llevarlo en la espalda. El cilindro de aire suele ser de 4, 6 o 6,8 litros, pero también hay disponibles otros tamaños. [ cita necesaria ] La resistencia del cilindro se puede calcular a partir del volumen, la presión y la frecuencia respiratoria del usuario. La fórmula: volumen (en litros) × presión (en bares) / 40 (litros por minuto) - 10 minutos (los 10 minutos son un margen de seguridad, o reserva), por lo que una bombona de 6 litros, de 300 bar, son 6 × 300 / 40 - 10 = 35 minutos de duración de trabajo. La condición física y el nivel de esfuerzo del usuario afectan la frecuencia respiratoria y dan lugar a variaciones del tiempo de uso real del SCBA.
Los cilindros de aire están hechos de aluminio , acero o de una construcción compuesta (generalmente envuelta en vidrio o fibra de carbono ). Los cilindros compuestos son los más livianos y, por lo tanto, son los preferidos por los departamentos de bomberos (Reino Unido: servicios de bomberos y rescate anteriormente llamados brigadas de bomberos). ), pero también tienen la vida útil más corta y deben retirarse de servicio después de 15 años. Los cilindros de aire deben someterse a pruebas hidrostáticas cada 5 años. [ cita necesaria ] [ aclaración necesaria ] Durante operaciones prolongadas, los cilindros de aire vacíos pueden reemplazarse rápidamente por otros nuevos y luego rellenarse desde tanques más grandes en un sistema de almacenamiento en cascada o desde un compresor de aire llevado al lugar.
Los SCBA de circuito abierto utilizan operación de "presión positiva" o "presión negativa".
Un sistema de presión negativa se basa en que la presión interna de la mascarilla caiga por debajo de la presión ambiental para activar el flujo. Si la mascarilla no sella perfectamente, se producirá alguna fuga de gas ambiental hacia la mascarilla, lo que puede ser un problema con humos y vapores tóxicos o irritantes.
Un sistema de presión positiva presuriza ligeramente el interior de la mascarilla y activa el flujo cuando se reduce la diferencia de presión, pero todavía ligeramente por encima de la ambiental. Si la mascarilla tiene fugas, habrá un flujo continuo para mantener la presión y no será posible que haya fugas hacia adentro. Con un buen ajuste, esto resulta económico en cuanto a gas y evita la contaminación. Si la máscara se cae, el regulador gastará gas continuamente intentando aumentar la presión y puede consumir una cantidad significativa de gas antes de corregirlo.
Aunque el rendimiento de ambos tipos de SCBA puede ser similar en condiciones óptimas, este comportamiento "a prueba de fallas" hace que un SCBA de presión positiva sea preferible para la mayoría de las aplicaciones. Como generalmente no hay penalización en el uso de aire al proporcionar presión positiva, el tipo de presión negativa es, en la mayoría de los casos, una configuración obsoleta y solo se ve con equipos más antiguos. Sin embargo, algunos usuarios se niegan a utilizar esta tecnología porque, en caso de daño o pérdida de la máscara, el aire se liberará sin control. La tasa de fuga puede ser tan alta que un SCBA completamente cargado se drenará en menos de tres minutos, [ cita necesaria ] un problema que no ocurre con los sistemas SCBA de presión negativa, que simplemente permitirán al usuario respirar el aire contaminado que se escapa hacia la máscara en lugar del aire del cilindro.
Las máscaras completas de los aparatos respiratorios diseñadas para su uso fuera del agua a veces están diseñadas de una manera que las hace inadecuadas para el buceo , aunque algunas pueden permitir una inmersión de emergencia a muy poca profundidad:
La máscara puede tener una ventana de visualización grande o lentes oculares pequeños. [ cita necesaria ]
La mascarilla puede tener una pequeña mascarilla para respirar orinasal en su interior, lo que reduce el espacio muerto para respirar . [ cita necesaria ]
La mascarilla también puede incorporar un comunicador radio bidireccional . [ cita necesaria ]
Algunos de los primeros rebreathers industriales (por ejemplo, el Siebe Gorman Proto ) tenían una boquilla y un clip nasal en lugar de una máscara.
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Hay dos áreas de aplicación principales para SCBA: extinción de incendios y uso industrial. [ cita necesaria ] Un tercer uso que ahora se está poniendo en práctica es el médico; por ejemplo, los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos prescriben el uso de SCBA para el personal médico durante el tratamiento del ébola .
Para la extinción de incendios, el énfasis del diseño está en la resistencia al calor y a las llamas por encima del costo. Los SCBA diseñados para la extinción de incendios tienden a ser costosos debido a los materiales exóticos utilizados para proporcionar resistencia a las llamas y, en menor medida, para reducir la penalización de peso del bombero. Además, los SCBA de extinción de incendios modernos incorporan en su diseño un dispositivo PASS (sistema de seguridad de alerta personal) o un ADSU (unidad automática de señales de socorro). Estas unidades emiten tonos de alarma distintivos y agudos para ayudar a localizar a los bomberos en peligro al activarse automáticamente si no se detecta movimiento durante un cierto período de tiempo (generalmente entre 15 y 30 segundos), y también permiten la activación manual si surge la necesidad. En el uso de extinción de incendios, la disposición de este equipo de respiración no debe interferir con la capacidad de transportar a una persona rescatada sobre los hombros del bombero .
La otra aplicación importante es para usuarios industriales de diversos tipos. Históricamente, la minería fue un área importante y en Europa esto todavía se refleja en las limitaciones en el uso de metales que pueden provocar chispas en la construcción de SCBA. Otros usuarios importantes son las industrias petroquímica , química y nuclear. El énfasis en el diseño para usuarios industriales depende de la aplicación precisa y se extiende desde el extremo inferior, que es crítico en cuanto a costos, hasta los entornos más severos donde el SCBA es parte de un entorno de protección integrado que incluye trajes herméticos para protección de todo el cuerpo y facilidad de descontaminación. Los usuarios industriales a menudo reciben aire a través de una línea de aire y solo transportan aire comprimido para fines de escape o descontaminación.
La presión del gas indicada en el manómetro cambia con la temperatura ambiente. A medida que disminuye la temperatura, disminuye la presión dentro del cilindro. La relación entre la temperatura y la presión de un gas está definida por la fórmula PV = nRT . (Ver Constante universal de los gases ). La temperatura es absoluta , referida al cero absoluto, y puede estar en kelvins o Rankine . [3] El cambio absoluto de temperatura de 32 a 96 °F (0 a 36 °C) es por un factor de 1,13 (308,71 K/273,15 K). Si un cilindro de aire se presuriza a 4500 psi a 96 °F y luego la temperatura cae a 32 °F, el manómetro indicará 4000 psi (4500/1,13). Dicho de otra manera, una caída de temperatura de 5,5 °C (10 °F) provoca una disminución de presión de aproximadamente 565 kPa (82 psi). No tener en cuenta con precisión el efecto de la temperatura en las lecturas de presión puede provocar que los cilindros de aire no estén llenos lo suficiente, lo que a su vez podría provocar que un bombero se quede sin aire prematuramente.
En los Estados Unidos y Canadá, los SCBA utilizados en la extinción de incendios deben cumplir con las pautas establecidas por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios , Norma NFPA 1981. Si un SCBA está etiquetado como "cumple con la NFPA 1981", está diseñado para la extinción de incendios. La versión actual de la norma se publicó en 2018. [4] Estas normas se revisan cada cinco años. De manera similar, el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) tiene un programa de certificación para SCBA destinados a ser utilizados en entornos químicos, biológicos, radiológicos y nucleares (CBRN).
Cualquier SCBA suministrado para su uso en Europa debe cumplir con los requisitos de la Directiva sobre equipos de protección personal (89/686/EEC). En la práctica, esto normalmente significa que el SCBA debe cumplir con los requisitos de la norma europea EN 137:2006. Esto incluye requisitos detallados para el desempeño del SCBA, el marcado requerido y la información que se debe proporcionar al usuario. Se reconocen dos clases de SCBA, el Tipo 1 para uso industrial y el Tipo 2 para extinción de incendios. Se habrá verificado que cualquier SCBA que cumpla con esta norma funcione de manera confiable y proteja al usuario de -30 °C a +60 °C en una amplia gama de condiciones operativas simuladas severas.
El SCBA está destinado a ser un equipo de protección personal, pero su uso tiene un costo. El peso de la unidad y el trabajo respiratorio afectan la capacidad de trabajo y la agilidad del usuario, y la máscara facial completa, si bien protege la cara y los ojos del calor, el humo y los gases tóxicos, también reduce la visión periférica y la conciencia del entorno. . El peso y las correas del arnés pueden limitar el volumen corriente, la tasa de ventilación y el consumo de oxígeno, y la frecuencia cardíaca puede aumentar en comparación con los mismos niveles de ejercicio sin el equipo. Las correas del arnés de hombro de SCBA pesados pueden reducir el libre movimiento del tórax, lo que afecta la respiración. [5] .
La Marina Real Australiana utiliza el aparato de respiración de aire comprimido de circuito abierto (OCCABA) , un aparato de respiración de presión positiva estilo mochila, para funciones de extinción de incendios.
