El buceo de saturación consiste en bucear durante períodos lo suficientemente largos como para que todos los tejidos alcancen el equilibrio con las presiones parciales de los componentes inertes del gas respirable utilizado. Se trata de una modalidad de buceo que reduce el número de descompresiones que deben realizar los buceadores que trabajan a grandes profundidades, ya que solo descomprimen a los buceadores una vez al final de la operación de buceo, que puede durar días o semanas, y los mantiene bajo presión durante todo el período. Un buceador que respira gas presurizado acumula gas inerte disuelto que se utiliza en la mezcla respirable para diluir el oxígeno a un nivel no tóxico en los tejidos, lo que puede provocar una enfermedad de descompresión potencialmente mortal ("la enfermedad de descompresión") si se permite que salga de la solución dentro de los tejidos corporales; por lo tanto, volver a la superficie de forma segura requiere una descompresión prolongada para que los gases inertes puedan eliminarse a través de los pulmones. Sin embargo, una vez que los gases disueltos en los tejidos de un buceador alcanzan el punto de saturación, el tiempo de descompresión no aumenta con una mayor exposición, ya que no se acumula más gas inerte. [1] [2]
El buceo de saturación aprovecha esta situación al mantener a los buceadores en ese estado saturado. Cuando no están en el agua, los buceadores viven en un entorno sellado que mantiene su estado presurizado; puede ser un hábitat submarino a presión ambiental o un sistema de saturación en la superficie, con transferencia hacia y desde los alojamientos presurizados hasta la profundidad equivalente bajo el agua a través de una campana de buceo cerrada y presurizada . Esto puede mantenerse durante varias semanas, y los buceadores se descomprimen a presión de superficie solo una vez, al final de su período de servicio. Al limitar el número de descompresiones de esta manera y usar un programa de descompresión conservador , el riesgo de enfermedad por descompresión se reduce significativamente y se minimiza el tiempo total empleado en la descompresión. Los buceadores de saturación generalmente respiran una mezcla de helio y oxígeno para prevenir la narcosis por nitrógeno y limitar el trabajo respiratorio , pero a profundidades poco profundas se ha realizado buceo de saturación con mezclas de nitrox .
La mayoría de los aspectos fisiológicos y médicos del buceo a las mismas profundidades son muy similares en el buceo con presión ambiental de saturación y rebote de campana, o son menos problemáticos, pero existen efectos médicos y psicológicos de vivir bajo saturación durante períodos prolongados.
El buceo de saturación es una forma especializada de buceo; de los 3.300 buzos comerciales empleados en los Estados Unidos en 2015, [3] 336 eran buzos de saturación. [4] Se requiere una formación y certificación especiales, ya que la actividad es inherentemente peligrosa y se utiliza un conjunto de procedimientos operativos estándar, procedimientos de emergencia y una variedad de equipos especializados para controlar el riesgo, que requieren un desempeño correcto y constante por parte de todos los miembros de un equipo de buceo extenso. La combinación de requisitos de personal calificado relativamente grandes, ingeniería compleja y equipo pesado y voluminoso necesario para respaldar un proyecto de buceo de saturación lo convierten en un modo de buceo costoso, pero permite la intervención humana directa en lugares que de otro modo no serían prácticos y, donde se aplica, generalmente es más viable económicamente que otras opciones, si existen.
El 22 de diciembre de 1938, Edgar End y Max Nohl realizaron la primera inmersión de saturación intencional al pasar 27 horas respirando aire a 101 pies de agua de mar (fsw) (30,8 msw ) en las instalaciones de recompresión del County Emergency Hospital en Milwaukee, Wisconsin . Su descompresión duró cinco horas y dejó a Nohl con un caso leve de enfermedad por descompresión que se resolvió con la recompresión. [5]
Albert R. Behnke propuso la idea de exponer a los humanos a presiones ambientales mayores durante el tiempo suficiente para que la sangre y los tejidos se saturen con gases inertes en 1942. [6] [7] En 1957, George F. Bond comenzó el proyecto Genesis en el Laboratorio de Investigación Médica Naval Submarina, demostrando que los humanos podían, de hecho, soportar la exposición prolongada a diferentes gases respirables y presiones ambientales mayores. [6] [8] Una vez que se logra la saturación, la cantidad de tiempo necesaria para la descompresión depende de la profundidad y los gases respirados, y no aumenta con una mayor exposición. Este fue el comienzo del buceo de saturación y del Programa Man-in-the-Sea de la Marina de los EE. UU. [9] Las primeras inmersiones de saturación comerciales fueron realizadas en 1965 por Westinghouse para reemplazar rejillas de basura defectuosas a 200 pies (61 m) en la presa de Smith Mountain . [5] En el mismo año, los buzos de Jacques Cousteau llevaron a cabo el experimento Conshelf III a una profundidad de 100 m. [10]
A Peter B. Bennett se le atribuye la invención del gas respirable trimix como método para eliminar el síndrome nervioso de alta presión . En 1981, en el Centro Médico de la Universidad de Duke , Bennett llevó a cabo un experimento llamado Atlantis III , que implicó someter a voluntarios a una presión de 2250 fsw (equivalente a una profundidad de 686 m en agua de mar), y descomprimirlos lentamente a presión atmosférica durante un período de más de 31 días, estableciendo un récord mundial temprano de profundidad equivalente en el proceso. Un experimento posterior, Atlantis IV , tuvo problemas ya que uno de los voluntarios experimentó alucinaciones eufóricas e hipomanía . [11]
La historia del buceo de saturación comercial está estrechamente vinculada a la extracción de petróleo y gas en alta mar. A principios de la década de 1960, la exploración del Mar del Norte comenzó con la premisa de que los yacimientos de gas holandeses podrían extenderse bajo el mar. Esto se confirmó cuando la plataforma Gulf Tide chocó con el yacimiento de Ekofisk en 1969 y en 1971 Shell Oil descubrió el yacimiento de petróleo Brent entre Noruega y Shetland. Desde ese momento hasta la década de 1990, la industria desarrolló los procedimientos y el equipo para el buceo de saturación, desde un enfoque pionero y experimental, con un historial de seguridad algo dudoso, hasta una industria madura con una salud y seguridad ocupacionales muy mejoradas. [12]
Cuando comenzaron las perforaciones en el Mar del Norte, había poca infraestructura de apoyo al buceo en Europa, y los altos salarios atrajeron a los buceadores de los yacimientos petrolíferos del Golfo de México, que introdujeron los cascos ligeros de resina reforzada con fibra de Kirby-Morgan, los trajes de agua caliente de Diving Unlimited International y el Manual de buceo de la Marina de los EE. UU ., en ese momento el conjunto líder de procedimientos de buceo en alta mar. Se disponía de dinero para investigación y desarrollo, y la Comunidad Económica Europea apoyó los nuevos desarrollos técnicos . Un desafío importante fue desarrollar prácticas de buceo de saturación adecuadas al rango de profundidad común del Mar del Norte de 100 a 180 m. [12]
Durante las primeras etapas de perforación, la mayor parte del trabajo de buceo se realizó durante períodos relativamente cortos y, en general, era adecuado para el buceo con rebote de campana , pero el desarrollo de la infraestructura del lecho marino de los yacimientos petrolíferos requirió intervenciones de buzos mucho más prolongadas, y se desarrollaron procedimientos de buceo de saturación para adaptarse. En 1982, se estaba haciendo necesaria una gran cantidad de trabajo de mantenimiento a poca profundidad, lo que provocó más buceo con aire para dar servicio a las plataformas. En 2017, aproximadamente el 80% del buceo en el Mar del Norte era buceo de saturación con heliox y el otro 20% buceo con aire a poca profundidad. [12]
Las inmersiones de excursión sin paradas de descompresión se pueden realizar tanto hacia arriba como hacia abajo desde la presión de almacenamiento de saturación dentro de los límites, lo que permite a los buceadores un rango de profundidades de trabajo, y si se requiere trabajo más allá del rango de excursión, los buceadores pueden comprimirse o descomprimirse en el almacenamiento para adaptarse al rango de profundidad modificado. La Unidad de Buceo Experimental de la Armada de los Estados Unidos realizó más trabajos sobre inmersiones de excursión desde febrero de 1974 hasta junio de 1976, y los resultados se publicaron en el Manual de Buceo de la Armada de los Estados Unidos de 1984. [12] Estas tablas utilizaron una presión parcial de oxígeno de 0,35 a 0,4 bar durante la descompresión, con tasas de descompresión bastante lentas, que variaban con la profundidad, haciéndose más lentas a medida que la profundidad disminuía, con una parada de 6 horas a partir de la medianoche y una parada de dos horas a partir de las 14:00 y un límite de fracción de gas del 22% para la última parte del ascenso para reducir el riesgo de incendio. Las tablas permitían que la descompresión comenzara directamente después del regreso de una inmersión, siempre que no hubiera habido una excursión hacia arriba, ya que se encontró que esto aumentaba el riesgo de desarrollo de burbujas. [12]
Al mismo tiempo, el contratista de buceo comercial Compagnie Maritime d'Expertises (COMEX) había estado desarrollando procedimientos de descompresión ligeramente diferentes, en los que las presiones parciales de oxígeno eran más altas, entre 0,6 y 0,8 bar, y las velocidades de ascenso eran más rápidas para aprovechar la alta PO 2 . Se utilizó la descompresión continua sin paradas nocturnas y se permitieron las excursiones. Con el tiempo, se revisaron para utilizar PO 2 más bajas y velocidades de ascenso más lentas, particularmente en las profundidades más superficiales. Se pensó que se utilizarían tablas competitivas para obtener una ventaja competitiva, por lo que en 1988 la Dirección de Petróleo de Noruega organizó una conferencia sobre seguridad de descompresión de saturación bajo la dirección de Val Hempleman [12] y en 1990 una conferencia para armonizar las tablas de saturación que se utilizarían en el Mar del Norte en el sector noruego utilizando las aportaciones de cinco contratistas. En 1999 se publicó la norma NORSOK U100, que era un compromiso que utilizaba aspectos de varias de las tablas, pero que en su uso ha demostrado ser suficientemente conservadora y tiene un buen historial de seguridad. [12]
En la década de 1980, la Marina Real Británica utilizaba una presión parcial de oxígeno de 0,42 bar para la descompresión desde la saturación, que es ligeramente superior a los 0,40 bar de la tabla de la Marina de los EE. UU. Esto reducía el tiempo de descompresión en un pequeño porcentaje. [13]
La descompresión por saturación en los yacimientos petrolíferos de Brasil siguió un camino ligeramente diferente y se basó originalmente en tablas de empresas, hasta que Brasil elaboró su propia legislación en 1988, similar a la del Health and Safety Executive del Reino Unido . En 2004, la legislación revisada se acercó más a los procedimientos del COMEX. [12]
En 2017, el sistema se había asentado en una cámara con una P O 2 de 0,5 bar a más de 15 msw de profundidad, y limitada al 22 a 23 % al final de la descompresión para limitar el riesgo de incendio. [12]
El buceo de saturación tiene aplicaciones en el buceo científico y el buceo comercial en alta mar. [14]
El buceo comercial en alta mar, a veces abreviado simplemente como buceo en alta mar, es una rama del buceo comercial , en la que los buzos trabajan en apoyo del sector de exploración y producción de la industria del petróleo y el gas en lugares como el Golfo de México en los Estados Unidos, el Mar del Norte en el Reino Unido y Noruega, y a lo largo de la costa de Brasil. El trabajo en esta área de la industria incluye el mantenimiento de plataformas petroleras y la construcción de estructuras submarinas. En este contexto, " en alta mar " implica que el trabajo de buceo se realiza fuera de las fronteras nacionales .
El buceo de saturación es una práctica estándar para el trabajo de fondo en muchos de los sitios marinos más profundos y permite un uso más efectivo del tiempo del buzo al tiempo que reduce el riesgo de enfermedad por descompresión. [2] El buceo con aire orientado a la superficie es más común en aguas menos profundas.
Los hábitats submarinos son estructuras submarinas en las que las personas pueden vivir durante períodos prolongados y llevar a cabo la mayoría de las funciones humanas básicas de un día de 24 horas, como trabajar, descansar, comer, ocuparse de la higiene personal y dormir. En este contexto, el término " hábitat " se utiliza generalmente en un sentido estricto para referirse al interior y el exterior inmediato de la estructura y sus accesorios, pero no al entorno marino que la rodea . La mayoría de los primeros hábitats submarinos carecían de sistemas regenerativos de aire, agua, alimentos, electricidad y otros recursos. Sin embargo, recientemente algunos hábitats submarinos nuevos permiten que estos recursos se distribuyan mediante tuberías o se generen dentro del hábitat, en lugar de distribuirse manualmente. [15]
Un hábitat submarino debe satisfacer las necesidades de la fisiología humana y proporcionar condiciones ambientales adecuadas , siendo la más crítica la de respirar aire de calidad adecuada. Otras cuestiones se refieren al entorno físico ( presión , temperatura , luz , humedad ), al entorno químico (agua potable, alimentos, productos de desecho , toxinas ) y al entorno biológico (criaturas marinas peligrosas, microorganismos , hongos marinos ). Gran parte de la ciencia que cubre los hábitats submarinos y su tecnología diseñada para satisfacer las necesidades humanas se comparte con el buceo , las campanas de buceo , los vehículos sumergibles y los submarinos , y las naves espaciales .
Desde principios de los años 60, se han diseñado, construido y utilizado numerosos hábitats submarinos en todo el mundo, ya sea por particulares o por agencias gubernamentales. Se han utilizado casi exclusivamente para investigación y exploración , pero en los últimos años se ha proporcionado al menos un hábitat submarino para la recreación y el turismo . [ cita requerida ] La investigación se ha dedicado particularmente a los procesos fisiológicos y los límites de los gases respirables bajo presión, para el entrenamiento de acuanautas y astronautas , así como para la investigación sobre ecosistemas marinos. El acceso hacia y desde el exterior es generalmente vertical a través de un orificio en el fondo de la estructura llamado piscina lunar . El hábitat puede incluir una cámara de descompresión, o el traslado de personal a la superficie puede ser a través de una campana de buceo cerrada.
Los trabajos de buceo de saturación en apoyo a las industrias de petróleo y gas en alta mar generalmente se realizan mediante contratos. [16]
La enfermedad por descompresión (EDC) es una afección potencialmente mortal causada por burbujas de gas inerte, que pueden producirse en el cuerpo de los buceadores como consecuencia de la reducción de presión a medida que ascienden. Para prevenir la enfermedad por descompresión, los buceadores tienen que limitar su velocidad de ascenso, para reducir la concentración de gases disueltos en su cuerpo lo suficiente como para evitar la formación y el crecimiento de burbujas. Este protocolo, conocido como descompresión , puede durar varias horas para inmersiones de más de 50 metros (160 pies) cuando los buceadores pasan más de unos pocos minutos a estas profundidades. Cuanto más tiempo permanecen los buceadores en la profundidad, más gas inerte se absorbe en sus tejidos corporales y el tiempo necesario para la descompresión aumenta rápidamente. [17] Esto presenta un problema para las operaciones que requieren que los buceadores trabajen durante períodos prolongados en profundidad, ya que el tiempo dedicado a la descompresión puede superar el tiempo dedicado a realizar un trabajo útil por un amplio margen. Sin embargo, después de aproximadamente 72 horas bajo una presión determinada, dependiendo del modelo de ingasificación utilizado, los cuerpos de los buceadores se saturan con gas inerte y no se produce más absorción. A partir de ese momento, no es necesario aumentar el tiempo de descompresión. La práctica del buceo de saturación aprovecha esta situación al proporcionar a los buceadores un medio para permanecer a presión de profundidad durante días o semanas. Al final de ese período, los buceadores deben realizar una única descompresión de saturación, que es mucho más eficiente y conlleva menos riesgos que realizar varias inmersiones cortas, cada una de las cuales requiere un tiempo de descompresión prolongado. Al hacer que la única descompresión sea más lenta y prolongada, en las condiciones controladas y la relativa comodidad del hábitat de saturación o la cámara de descompresión, se reduce aún más el riesgo de enfermedad por descompresión durante la única exposición. [2]
El síndrome nervioso de alta presión (SNPA) es un trastorno neurológico y fisiológico del buceo que se produce cuando un buceador desciende por debajo de unos 150 m (500 pies) mientras respira una mezcla de helio y oxígeno. Los efectos dependen de la velocidad de descenso y de la profundidad. [18] El SNPA es un factor limitante para el buceo profundo en el futuro. [19] El SNPA se puede reducir utilizando un pequeño porcentaje de nitrógeno en la mezcla de gases. [19]
La artralgia por compresión es un dolor profundo en las articulaciones causado por la exposición a una presión ambiental alta a una tasa de compresión relativamente alta, que experimentan los buceadores . El dolor puede ocurrir en las rodillas, los hombros, los dedos, la espalda, las caderas, el cuello o las costillas, y puede ser repentino e intenso en su inicio y puede estar acompañado de una sensación de aspereza en las articulaciones. [20] El inicio ocurre comúnmente alrededor de los 60 msw (metros de agua de mar), y los síntomas son variables dependiendo de la profundidad, la tasa de compresión y la susceptibilidad personal. La intensidad aumenta con la profundidad y puede agravarse con el ejercicio. La artralgia por compresión es generalmente un problema del buceo profundo, particularmente del buceo de saturación profunda, donde a una profundidad suficiente incluso la compresión lenta puede producir síntomas. El uso de trimix puede reducir los síntomas. [21] La mejoría espontánea puede ocurrir con el tiempo en profundidad, pero esto es impredecible y el dolor puede persistir hasta la descompresión. La artralgia por compresión se puede distinguir fácilmente de la enfermedad por descompresión, ya que comienza durante el descenso, está presente antes de iniciar la descompresión y se resuelve con la disminución de la presión, lo opuesto a la enfermedad por descompresión. El dolor puede ser lo suficientemente intenso como para limitar la capacidad de trabajo del buceador y también puede limitar la profundidad de las excursiones descendentes. [20]
El buceo de saturación (o más precisamente, la exposición prolongada a altas presiones) está asociada con la necrosis ósea aséptica , aunque todavía no se sabe si todos los buceadores se ven afectados o solo los especialmente sensibles. Las articulaciones son las más vulnerables a la osteonecrosis . La conexión entre la exposición a altas presiones, el procedimiento de descompresión y la osteonecrosis no se entiende completamente. [22] [23] [24]
Se desarrolló una mezcla de gases respirables de oxígeno, helio e hidrógeno para su uso en profundidades extremas con el fin de reducir los efectos de la alta presión en el sistema nervioso central. Entre 1978 y 1984, un equipo de buceadores de la Universidad de Duke en Carolina del Norte llevó a cabo la serie Atlantis de inmersiones científicas de prueba en cámara hiperbárica en tierra firme. [11] En 1981, durante una inmersión de prueba a una profundidad extrema de 686 metros (2251 pies), respiraron la mezcla convencional de oxígeno y helio con dificultad y sufrieron temblores y lapsos de memoria. [11] [25]
En 1992, tres buceadores que participaban en un experimento para la empresa francesa de buceo industrial en aguas profundas Comex SA utilizaron una mezcla de gases de hidrógeno, helio y oxígeno ( hydreliox ) durante una inmersión científica de prueba similar en tierra. El 18 de noviembre de 1992, Comex decidió detener el experimento en un equivalente a 675 metros de agua de mar (msw) (2215 fsw) porque los buceadores sufrían de insomnio y fatiga. Los tres buceadores querían continuar, pero la empresa decidió descomprimir la cámara a 650 msw (2133 fsw). El 20 de noviembre de 1992, el buzo de Comex Theo Mavrostomos recibió el visto bueno para continuar, pero solo pasó dos horas a 701 msw (2300 fsw). Comex había planeado que los buceadores pasaran cuatro días y medio a esta profundidad y realizaran tareas. [25]
Tanto la toxicidad aguda como la crónica del oxígeno son riesgos significativos en el buceo de saturación. El gas respirable almacenado expone a los buceadores a un nivel continuo de concentración de oxígeno durante períodos prolongados, del orden de un mes cada vez, lo que requiere que el gas en el hábitat se mantenga a una presión parcial tolerable a largo plazo, generalmente alrededor de 0,4 bar, que se tolera bien y permite desviaciones accidentales bastante grandes sin causar hipoxia. Esta presión puede aumentar durante la descompresión, pero como la descompresión puede durar más de una semana, el aumento tolerable de forma segura es limitado y, a presiones más bajas, la presión parcial de oxígeno también está limitada por consideraciones de riesgo de incendio. [26] [1]
La composición del gas de campana y de excursión debe adaptarse al perfil de inmersión planificado. Una presión parcial de oxígeno más alta puede ser tolerable durante el período de trabajo, pero puede ser logísticamente preferible utilizar el mismo gas utilizado para el almacenamiento. El gas de rescate puede tener un mayor contenido de oxígeno. En un momento dado, la presión parcial de oxígeno de rescate recomendada era significativamente más alta que la utilizada en el suministro de gas principal. [27] [28]
La termorregulación es la capacidad de un organismo para mantener su temperatura corporal dentro de límites específicos, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. El proceso de termorregulación interna es un aspecto de la homeostasis : un estado de estabilidad dinámica en las condiciones internas de un organismo, que se mantiene lejos del equilibrio térmico con su entorno. Si el cuerpo no es capaz de mantener una temperatura corporal humana normal y esta aumenta significativamente por encima de lo normal, se produce una condición conocida como hipertermia . La condición opuesta, cuando la temperatura corporal disminuye por debajo de los niveles normales, se conoce como hipotermia . Se produce cuando el cuerpo pierde calor más rápido de lo que lo produce.
El calor corporal se pierde por pérdida de calor respiratorio, por calentamiento y humidificación ( calor latente ) del gas inspirado, y por pérdida de calor de la superficie corporal, por radiación, conducción y convección, hacia la atmósfera, el agua y otras sustancias del entorno inmediato. La pérdida de calor de la superficie puede reducirse mediante el aislamiento de la superficie corporal. El calor se produce internamente por procesos metabólicos y puede ser suministrado por fuentes externas mediante el calentamiento activo de la superficie corporal o del gas respirado. [29]
La transferencia de calor hacia y a través de gases a mayor presión que la atmosférica aumenta debido a la mayor densidad del gas a mayor presión, lo que aumenta su capacidad térmica . Este efecto también se modifica por los cambios en la composición del gas respirable necesarios para reducir la narcosis y el trabajo respiratorio , limitar la toxicidad del oxígeno y acelerar la descompresión . La pérdida de calor por conducción es más rápida para fracciones más altas de helio. Los buceadores en un hábitat de saturación basado en helio perderán o ganarán calor rápidamente si la temperatura del gas es demasiado baja o demasiado alta, tanto a través de la piel como de la respiración, y por lo tanto el rango de temperatura tolerable es menor que para el mismo gas a presión atmosférica normal. [29]
La situación de pérdida de calor es muy diferente en las áreas habitables de saturación, que tienen temperatura y humedad controladas, en la campana seca y en el agua. [30]
Los alvéolos de los pulmones son muy eficaces en la transferencia de calor y humedad. El gas inspirado que llega a ellos se calienta a la temperatura corporal central y se humidifica hasta la saturación en el tiempo necesario para el intercambio de gases, independientemente de la temperatura y la humedad iniciales. Este calor y esta humedad se pierden en el medio ambiente en los sistemas de respiración de circuito abierto. El gas respirable que solo llega hasta el espacio muerto fisiológico no se calienta de manera tan eficaz. Cuando la pérdida de calor supera la generación de calor, la temperatura corporal desciende. [29]
El esfuerzo aumenta la producción de calor mediante procesos metabólicos, pero cuando el gas respirado es frío y denso, la pérdida de calor debido al mayor volumen de gas respirado para apoyar estos procesos metabólicos puede resultar en una pérdida neta de calor, incluso si se minimiza la pérdida de calor a través de la piel.
Existe cierta evidencia de una reducción acumulativa a largo plazo de la función pulmonar en buceadores de saturación. [31]
Los buceadores de saturación sufren frecuentemente infecciones superficiales como erupciones cutáneas , otitis externa y pie de atleta , que se producen durante y después de las exposiciones a saturación. Se cree que esto es consecuencia de la presión parcial elevada de oxígeno y de las temperaturas y la humedad relativamente altas en el alojamiento. [32] [13]
La osteonecrosis disbárica se considera una consecuencia de una lesión por descompresión más que de vivir en condiciones de saturación. [ cita requerida ]
La exposición acumulada a largo plazo a altas presiones parciales de oxígeno se asocia con un desarrollo acelerado de cataratas . [33]
El Consejo Asesor Médico de Buceo recomienda que, en circunstancias normales, la duración de una inmersión de saturación no supere los 28 días y que el intervalo entre exposiciones de saturación generalmente sea igual a la duración de la exposición anterior, con una exposición acumulada de no más de 182 días en cualquier período de 12 meses. [34]
El buceo de saturación permite a los buceadores profesionales vivir y trabajar a presiones superiores a 50 msw (160 fsw) durante días o semanas, aunque se han utilizado presiones más bajas para el trabajo científico desde hábitats submarinos. Este tipo de buceo permite una mayor economía de trabajo y una mayor seguridad para los buceadores. [1] Después de trabajar en el agua, descansan y viven en un hábitat seco presurizado en, o conectado a, un buque de apoyo de buceo , una plataforma petrolífera u otra estación de trabajo flotante, aproximadamente a la misma presión que la profundidad de trabajo. El equipo de buceo se comprime a la presión de trabajo solo una vez, al comienzo del período de trabajo, y se descomprime a la presión de superficie una vez, después de todo el período de trabajo de días o semanas. Hay límites de excursión ascendente y descendente seguros aceptados en función de la profundidad de almacenamiento. Las excursiones a mayores profundidades requieren descompresión al regresar a la profundidad de almacenamiento, y las excursiones a profundidades menores también están limitadas por obligaciones de descompresión para evitar la enfermedad por descompresión durante la excursión. [1] La mayoría de las habilidades de buceo requeridas para el buceo de saturación son las mismas que para el buceo con suministro de superficie orientado a la superficie.
El aumento del uso de vehículos submarinos operados a distancia (ROV) y vehículos submarinos autónomos (AUV) para tareas rutinarias o planificadas significa que las inmersiones de saturación se están volviendo menos comunes, aunque las tareas submarinas complicadas que requieren acciones manuales complejas siguen siendo exclusivas del buceador de saturación de aguas profundas. [ cita requerida ]
A la persona que opera un sistema de buceo de saturación se le llama técnico de soporte vital (LST). [35] : 23
Un equipo de buceo de saturación requiere como mínimo el siguiente personal: [36]
En algunas jurisdicciones también habrá un médico especialista en buceo de guardia, pero no necesariamente en el lugar, y algunas empresas pueden exigir que haya un técnico médico especialista en buceo en el lugar. El personal real que participa activamente en aspectos de la operación suele ser más que el mínimo. [36]
La compresión o purga hasta la profundidad de almacenamiento generalmente se realiza a una velocidad limitada [37] para minimizar el riesgo de HPNS y artralgia por compresión . Las normas noruegas especifican una velocidad máxima de compresión de 1 msw por minuto y un período de descanso a la profundidad de almacenamiento después de la compresión y antes de bucear. [37]
La profundidad de almacenamiento, también conocida como profundidad de vida, es la presión en las secciones de alojamiento del hábitat de saturación, la presión ambiental bajo la cual viven los buceadores de saturación cuando no están involucrados en la actividad de bloqueo. Cualquier cambio en la profundidad de almacenamiento implica una compresión o una descompresión, las cuales son estresantes para los ocupantes y, por lo tanto, la planificación de la inmersión debe minimizar la necesidad de cambios en la profundidad de vida y las exposiciones de excursión, y la profundidad de almacenamiento debe ser lo más cercana posible a la profundidad de trabajo, teniendo en cuenta todas las consideraciones de seguridad relevantes. [37]
La atmósfera hiperbárica en las cámaras de alojamiento y la campana se controla para garantizar que el riesgo de efectos adversos a largo plazo para los buceadores sea aceptablemente bajo. La mayoría de las inmersiones de saturación se realizan con mezclas de heliox, con una presión parcial de oxígeno en las áreas de alojamiento que se mantiene entre 0,40 y 0,48 bar, que está cerca del límite superior para la exposición a largo plazo. El dióxido de carbono se elimina del gas de la cámara reciclándolo a través de cartuchos depuradores . Los niveles generalmente se limitan a un máximo de 0,005 bar de presión parcial, equivalente al 0,5 % del equivalente de superficie. La mayor parte del resto es helio, con una pequeña cantidad de nitrógeno y residuos traza del aire en el sistema antes de la compresión. [1]
Las operaciones de campana y los bloqueos también pueden realizarse a una presión parcial de oxígeno de entre 0,4 y 0,6 bar, pero a menudo se utiliza una presión parcial de oxígeno más alta, entre 0,6 y 0,9 bar, [38] que reduce el efecto de la variación de presión debido a las desviaciones de la presión de mantenimiento, reduciendo así la cantidad y la probabilidad de formación de burbujas debido a estos cambios de presión. En emergencias, se puede tolerar una presión parcial de oxígeno de 0,6 bar durante más de 24 horas, pero esto se evita siempre que sea posible. El dióxido de carbono también se puede tolerar a niveles más altos durante períodos limitados. El límite de la Marina de los EE. UU. es de 0,02 bar durante hasta 4 horas. La presión parcial de nitrógeno comienza en 0,79 bar a partir del contenido de aire inicial antes de la compresión, pero tiende a disminuir con el tiempo a medida que el sistema pierde gas para la operación de bloqueo y se recarga con helio. [1]
El despliegue de buzos desde un complejo de saturación de superficie requiere que el buzo sea transferido bajo presión desde el área de alojamiento hasta el lugar de trabajo bajo el agua. Esto generalmente se hace utilizando una campana de buceo cerrada , también conocida como cápsula de transferencia de personal, que se sujeta a la brida de bloqueo de la cámara de transferencia de alojamiento y la presión se iguala con la de la cámara de transferencia de alojamiento para transferir a la campana. Las puertas de la esclusa se pueden abrir para que los buzos ingresen a la campana. Los buzos se pondrán los trajes antes de ingresar a la campana y completarán los controles previos a la inmersión. La presión en la campana se ajustará para adaptarse a la profundidad a la que los buzos se bloquearán mientras se baja la campana, de modo que el cambio de presión pueda ser lento sin retrasar indebidamente las operaciones. [1]
La campana se despliega sobre el costado del buque o plataforma utilizando un pórtico o un marco en A o a través de un estanque de proa . El despliegue generalmente comienza bajando el peso del grupo, que es un peso de lastre grande suspendido de un cable que baja por un lado del pórtico, a través de un conjunto de poleas en el peso y sube por el otro lado de regreso al pórtico, donde se sujeta. El peso cuelga libremente entre las dos partes del cable y, debido a su peso, cuelga horizontalmente y mantiene el cable bajo tensión. La campana cuelga entre las partes del cable y tiene un pasacables en cada lado que se desliza a lo largo del cable a medida que se baja o se eleva. La campana cuelga de un cable unido a la parte superior. A medida que se baja la campana, los pasacables la guían por los cables del peso del grupo hasta el lugar de trabajo. [39]
El cordón umbilical de la campana está separado de los cordones umbilicales de los buzos, que están conectados en el interior de la campana. El cordón umbilical de la campana se despliega desde un tambor grande o una canasta umbilical y se tiene cuidado de mantener la tensión en el cordón umbilical baja pero suficiente para que permanezca casi vertical durante el uso y se enrolle prolijamente durante la recuperación. [39]
Se puede utilizar un dispositivo llamado cursor de campana para guiar y controlar el movimiento de la campana a través del aire y la zona de salpicadura cerca de la superficie, donde las olas pueden mover la campana significativamente. [39]
Una vez que la campana se encuentra a la profundidad correcta, se realizan los ajustes finales de presión y, después de las comprobaciones finales, el supervisor ordena a los buzos que cierren la campana. La escotilla está en la parte inferior de la campana y solo se puede abrir si la presión en el interior está equilibrada con la presión del agua ambiente. El encargado de la campana se encarga del cordón umbilical del buzo que está trabajando a través de la escotilla durante la inmersión. Si el buzo experimenta un problema y necesita ayuda, el encargado de la campana saldrá de la campana y seguirá el cordón umbilical del buzo hasta el buzo y le prestará toda la ayuda que sea necesaria y posible. Cada buzo lleva un gas de rescate montado en la espalda, que debería ser suficiente para permitir un regreso seguro a la campana en caso de una falla en el suministro de gas umbilical. [35] : 12
El gas respirable se suministra a los buzos desde la superficie a través del cordón umbilical de la campana. Si este sistema falla, la campana lleva un suministro de gas a bordo que se conecta al panel de gas de la campana y se puede cambiar accionando las válvulas correspondientes. El gas a bordo generalmente se transporta externamente en varios cilindros de almacenamiento de 50 litros de capacidad o más, conectados a través de reguladores de presión al panel de gas. [35] : 12
El helio es un material de transferencia de calor muy eficaz y los buceadores pueden perder calor rápidamente si el agua circundante está fría. Para prevenir la hipotermia, se utilizan comúnmente trajes de agua caliente para el buceo de saturación y el suministro de gas respirable puede calentarse. El agua calentada se produce en la superficie y se envía a la campana a través de una línea de agua caliente en el umbilical de la campana, luego se transfiere a los buceadores a través de sus umbilicales de excursión. [36] : 10–8 Los umbilicales también tienen cables para la energía eléctrica de la campana y las luces del casco, y para comunicaciones de voz y cámaras de video de circuito cerrado. En algunos casos, el gas respirable se recupera para ahorrar el costoso helio. Esto se hace a través de una manguera de recuperación en los umbilicales, que conduce el gas exhalado a través de una válvula de recuperación en el casco, a través de los umbilicales y de regreso a la superficie, donde se depura el dióxido de carbono y el gas se impulsa hacia cilindros de almacenamiento para su uso posterior. [30]
El bloqueo (también llamado lock-in) es el proceso de pasar de la presión ambiental exterior a un espacio presurizado internamente. En el buceo de saturación, el espacio interno del alojamiento generalmente está a una presión significativamente mayor que la presión interna, y se necesita una esclusa de aire como compartimento intermedio. El bloqueo en la campana desde el agua se realiza a presiones iguales, por lo que no se requiere una esclusa de aire intermedia. El proceso opuesto, llamado bloqueo (o lock out), es pasar del espacio presurizado internamente a un entorno con presión ambiental. [ cita requerida ]
El cierre hermético (o lock-on) es la conexión hermética de un compartimento presurizado con otro, y el cierre hermético (o lock-off) es la separación de dos compartimentos presurizados conectados entre sí. Se necesita una esclusa de aire intermedia o un espacio de canalización que se iguale de la presión ambiental a la presión interna después de que se haya realizado el sellado, y se ventile a la presión ambiental antes de la desconexión. [ cita requerida ]
Es bastante común que los buceadores de saturación necesiten trabajar en un rango de profundidades mientras que el sistema de saturación solo puede mantener una o dos profundidades de almacenamiento en un momento dado. Un cambio de profundidad desde la profundidad de almacenamiento se conoce como una excursión, y los buceadores pueden hacer excursiones dentro de los límites sin incurrir en una obligación de descompresión, al igual que existen límites de no descompresión para el buceo orientado a la superficie. Las excursiones pueden ser hacia arriba o hacia abajo desde la profundidad de almacenamiento, y el cambio de profundidad permitido puede ser el mismo en ambas direcciones, o algunas veces ligeramente menos hacia arriba que hacia abajo. Los límites de excursión generalmente se basan en un límite de tiempo de 6 a 8 horas, ya que este es el límite de tiempo estándar para un turno de buceo. [40] Estos límites de excursión implican un cambio significativo en la carga de gas en todos los tejidos para un cambio de profundidad de alrededor de 15 m durante 6 a 8 horas, y el trabajo experimental ha demostrado que es probable que tanto la sangre venosa como el tejido cerebral desarrollen pequeñas burbujas asintomáticas después de un turno completo en los límites de excursión hacia arriba y hacia abajo. Estas burbujas permanecen pequeñas debido a la relación de presión relativamente pequeña entre la presión de almacenamiento y la presión de excursión, y generalmente se resuelven cuando el buzo vuelve a su turno, y las burbujas residuales no se acumulan durante los turnos secuenciales. Sin embargo, cualquier burbuja residual plantea un riesgo de crecimiento si se inicia la descompresión antes de que se eliminen. [40] La velocidad de ascenso durante las excursiones es limitada, para minimizar el riesgo y la cantidad de formación de burbujas. [38] [41]
La enfermedad por descompresión del oído interno es un síntoma relativamente frecuente de DCS como consecuencia de excursiones en inmersiones de saturación profunda, en comparación con su frecuencia muy baja en descompresiones de inmersiones con rebote. [42]
Una vez que todos los compartimentos tisulares han alcanzado la saturación para una presión y una mezcla de respiración dadas, la exposición continua no aumentará la carga de gas de los tejidos. A partir de este punto, la descompresión requerida sigue siendo la misma. Si los buceadores trabajan y viven bajo presión durante un período prolongado y se descomprimen solo al final del período, los riesgos asociados con la descompresión se limitan a esta única exposición. Este principio ha llevado a la práctica del buceo de saturación y, como solo hay una descompresión y se realiza en la relativa seguridad y comodidad de un hábitat de saturación, la descompresión se realiza de manera muy conservadora, minimizando el riesgo de formación de burbujas, crecimiento y la consiguiente lesión a los tejidos. Una consecuencia de estos procedimientos es que los buceadores de saturación tienen más probabilidades de sufrir síntomas de enfermedad por descompresión en los tejidos más lentos, [43] mientras que los buceadores de rebote tienen más probabilidades de desarrollar burbujas en los tejidos más rápidos. [ cita requerida ]
La descompresión de una inmersión de saturación es un proceso lento. La velocidad de descompresión suele oscilar entre 3 y 6 fsw (0,9 y 1,8 msw) por hora. Las velocidades de descompresión de saturación con heliox de la Marina de los EE. UU. requieren que se mantenga una presión parcial de oxígeno entre 0,44 y 0,48 atm cuando sea posible, pero sin superar el 23 % en volumen, para limitar el riesgo de incendio. [41]
Por razones prácticas, la descompresión se realiza en incrementos de 1 fsw a una velocidad que no exceda 1 fsw por minuto, seguida de una parada, con un promedio que cumpla con la velocidad de ascenso de la tabla. La descompresión se realiza durante 16 horas en 24, y las 8 horas restantes se dividen en dos períodos de descanso. Otra adaptación que generalmente se hace al programa es detenerse a 4 fsw durante el tiempo que teóricamente tomaría completar la descompresión a la velocidad especificada, es decir, 80 minutos, y luego completar la descompresión a la superficie a 1 fsw por minuto. Esto se hace para evitar la posibilidad de perder el sello de la puerta en un diferencial de presión bajo y perder la última hora aproximadamente de descompresión lenta. [41]
No se ha demostrado que las excursiones ni los procedimientos de descompresión que se utilizan actualmente provoquen problemas de descompresión de forma aislada. Sin embargo, parece haber un riesgo significativamente mayor cuando las excursiones van seguidas de una descompresión antes de que las burbujas asintomáticas resultantes de las excursiones se hayan resuelto por completo. El inicio de la descompresión mientras hay burbujas parece ser el factor significativo en muchos casos de enfermedad por descompresión inesperada durante la descompresión de saturación de rutina. [40] Las normas noruegas no permiten la descompresión después directamente de una excursión. [37]
Se sabe muy poco con certeza sobre la mejor manera de descomprimirse de la saturación en una emergencia. Se ha publicado un documento de consenso del DMAC con recomendaciones tentativas sobre posibles procedimientos basados en un equilibrio de riesgo percibido. Estos procedimientos no están respaldados por la experiencia o el trabajo experimental, ya que hay muy poco de ambos, y constituyen una suposición fundamentada en el mejor de los casos. Se espera que el riesgo de enfermedad de descompresión sintomática aumente a medida que aumenta la tasa de descompresión, con síntomas tempranos de solo dolor y síntomas más graves que se desarrollan más tarde o a tasas de descompresión más altas. [44]
Las tablas de descompresión existentes para la descompresión por saturación acelerada de la Marina de los EE. UU., las Tablas Duke y los procedimientos Comex se consideraron inadecuadas para los escenarios de emergencia previstos, aunque son más rápidas que los programas de uso comercial general. [44]
Las recomendaciones incluyen el uso de presiones parciales de oxígeno altas antes y durante la descompresión, y la presión parcial real se elige en función de la duración total prevista de la descompresión. Se considera que los factores ambientales como la deshidratación, el estrés, la contaminación por gases y el confinamiento pueden afectar el riesgo. Se considera de gran importancia mantener la hidratación en niveles altos. La administración intravenosa puede ser adecuada. [44]
La descompresión debe planificarse de forma que se aproveche todo el tiempo disponible previsto, al ritmo más lento posible y utilizando la presión parcial de oxígeno más alta adecuada para la escala de tiempo. El control ambiental de la cámara debe mantener la temperatura lo más cerca posible y los buzos deben moverse lo suficiente para facilitar la circulación, pero sin hacer ejercicio extenuante. Se considera que en una descompresión acelerada es más seguro ralentizar la descompresión o detenerse y volver a comprimir si la situación cambia que comenzar lentamente y acelerar la descompresión si la situación empeora. [44]
Los sistemas de buceo de saturación son una variación de los recipientes a presión para ocupación humana , que están sujetos a reglas de soporte vital, operaciones, mantenimiento y diseño estructural. El "sistema de saturación", "complejo de saturación" o "extensión de saturación" comprende típicamente un hábitat submarino o un complejo de superficie que incluye una cámara de vida, una cámara de transferencia y una cámara de descompresión sumergible , [45] a la que comúnmente se hace referencia en el buceo comercial y militar como campana de buceo , [46] cápsula de transferencia de personal (PTC) o cámara de descompresión sumergible (SDC). [1] El sistema se puede instalar de forma permanente en un barco o plataforma oceánica, pero es más común que se pueda mover de un barco a otro mediante una grúa. Para facilitar el transporte de los componentes, es una práctica estándar construir los componentes como unidades modulares basadas en el sistema de contenedores intermodales , algunos de los cuales pueden apilarse para ahorrar espacio en la cubierta. Todo el sistema se gestiona desde una sala de control ("furgoneta"), donde se monitorean y controlan la presión (profundidad), la atmósfera de la cámara y otros parámetros del sistema. La campana de buceo es el elevador o elevador que traslada a los buceadores desde el sistema hasta el lugar de trabajo. Normalmente, se acopla al sistema mediante una abrazadera extraíble y está separada del mamparo del tanque del sistema por un espacio de canalización, una especie de túnel, a través del cual los buceadores se transfieren hacia y desde la campana. Al finalizar el trabajo o una misión, el equipo de buceo de saturación se descomprime gradualmente hasta la presión atmosférica mediante la liberación lenta de la presión del sistema, a un promedio de 15 metros (49 pies) a 30 metros (98 pies) por día (los cronogramas varían). El proceso normalmente implica solo una descompresión, mitigando así el proceso que consume mucho tiempo y es comparativamente riesgoso de la descompresión en etapas en el agua o las operaciones de descompresión en la superficie (sur-D O 2 ) normalmente asociadas con el buceo con mezcla de gases sin saturación. [2] Se puede conectar más de una cámara habitable a la cámara de transferencia a través de canalizaciones para que los equipos de buceo puedan almacenarse a diferentes profundidades cuando esto sea un requisito logístico. Se puede instalar una cámara adicional para transferir personal dentro y fuera del sistema mientras está bajo presión y para tratar a los buzos por enfermedad por descompresión si esto fuera necesario. [30]
Los buzos utilizan equipos de buceo con umbilicales provistos desde la superficie , que generalmente utilizan gases respirables para buceo profundo , como mezclas de helio y oxígeno, almacenados en cilindros de almacenamiento de gas de alta presión y gran capacidad . [2] Los suministros de gas se conectan a la sala de control, desde donde se dirigen para abastecer los componentes del sistema. La campana se alimenta a través de un umbilical grande de varias partes que suministra gas respirable, electricidad, comunicaciones y agua caliente. La campana también está equipada con cilindros de gas respirable montados externamente para uso de emergencia. [30]
Mientras están en el agua, los buzos a menudo usan un traje de agua caliente para protegerse del frío. [47] El agua caliente proviene de calderas en la superficie y se bombea hacia el buzo a través del cordón umbilical de la campana y luego a través del cordón umbilical del buzo. [30]
Una campana de buceo cerrada , también conocida como cápsula de transferencia de personal o cámara de descompresión sumergible, se utiliza para transportar a los buceadores entre el lugar de trabajo y las cámaras de alojamiento. La campana es un recipiente a presión cilíndrico o esférico con una escotilla en la parte inferior, y puede acoplarse a la cámara de transferencia de superficie en la escotilla inferior o en una puerta lateral. Las campanas suelen estar diseñadas para transportar dos o tres buceadores, uno de los cuales, el botones , permanece dentro de la campana en la parte inferior y es el buzo de reserva para los buceadores que trabajan. Cada buzo es abastecido por un umbilical desde el interior de la campana. La campana tiene un conjunto de cilindros de almacenamiento de gas de alta presión montados en el exterior que contienen gas respirable de reserva a bordo. El suministro de gas a bordo y el suministro de gas principal se distribuyen desde el panel de gas de la campana, que está controlado por el botones. La campana puede tener ventanas y luces externas. [41] Los umbilicales de los buceadores se almacenan en bastidores dentro de la campana durante la transferencia, y son atendidos por el botones durante la inmersión. [36] : cap.13
La campana se despliega desde un pórtico o estructura en forma de A , también conocido como sistema de lanzamiento y recuperación de campana (LARS), [36] : cap.13 en el buque o plataforma , utilizando un cabrestante . El despliegue puede realizarse por el costado o a través de una piscina de proa . [41]
La cámara de transferencia es donde la campana se acopla al sistema de saturación de la superficie para la transferencia bajo presión (TUP). Es una cámara de superficie húmeda donde los buzos se preparan para una inmersión y se quitan y limpian su equipo después de regresar. La conexión a la campana puede ser superior, a través de la escotilla inferior de la campana, o lateral, a través de una puerta lateral. [30]
Las cámaras de alojamiento pueden tener una superficie de hasta 100 pies cuadrados. [48] Esta parte generalmente está formada por múltiples compartimentos, que incluyen instalaciones de vivienda, saneamiento y descanso, cada una de ellas una unidad separada, unidas por tramos cortos de conductos cilíndricos. Por lo general, es posible aislar cada compartimento de los demás mediante puertas de presión internas. [30] El servicio de comida y lavandería se proporciona desde fuera del sistema y se cierra con llave cuando es necesario.
Se puede incluir una cámara de recompresión en el sistema para que los buceadores puedan recibir tratamiento para la enfermedad de descompresión sin incomodar al resto de los ocupantes. La cámara de recompresión también se puede utilizar como esclusa de entrada y para descomprimir a los ocupantes que puedan necesitar salir antes de lo previsto. [ cita requerida ]
Una o más de las puertas externas pueden estar provistas de una brida o collar de acoplamiento para adaptarse a una cámara portátil o transportable, que puede usarse para evacuar a un buzo bajo presión. La campana cerrada puede usarse para este propósito, pero también hay cámaras más livianas y más fáciles de transportar. [ cita requerida ] Por lo general, también habrá una brida de acoplamiento para el sistema de rescate y escape hiperbárico.
Una pequeña esclusa, también conocida como esclusa para equipos o esclusa médica, se utiliza para transferir suministros dentro y fuera del sistema presurizado. Esto normalmente incluye alimentos, suministros médicos, ropa, ropa de cama, etc. [ cita requerida ]
Los compartimentos presurizados del sistema están conectados a través de canales de acceso: carretes relativamente cortos y de pequeño diámetro atornillados entre las bridas externas de los compartimentos más grandes, con sellos de presión, que forman pasajes entre las cámaras, que pueden aislarse mediante puertas de presión. [30]
El sistema de soporte vital proporciona gas respirable y otros servicios para mantener la vida del personal bajo presión. Incluye los siguientes componentes: [30]
El sistema de soporte vital de la campana proporciona y controla el suministro principal de gas respirable, y la estación de control controla el despliegue y las comunicaciones con los buzos. El suministro principal de gas, la energía y las comunicaciones con la campana se realizan a través de un umbilical de campana, formado por una serie de mangueras y cables eléctricos trenzados entre sí y desplegados como una unidad. [41] Este se extiende a los buzos a través de los umbilicales de los buzos (umbilicales de excursión). [30] El sistema de soporte vital del alojamiento mantiene el entorno de la cámara dentro del rango aceptable para la salud y la comodidad de los ocupantes. Se supervisan y controlan la temperatura, la humedad, la calidad del gas respirable, los sistemas de saneamiento y el funcionamiento del equipo. [41]
El sistema de soporte vital es operado por los técnicos de soporte vital bajo la supervisión del supervisor de soporte vital , quienes forman parte del equipo de buceo de saturación . Habrá al menos dos técnicos de soporte vital trabajando por turnos, ya que uno debe estar de servicio en todo momento mientras haya buzos bajo presión.
Los buceadores que trabajan en agua fría, en particular cuando respiran gases a base de helio (que aumentan la tasa de transferencia de calor), pueden perder rápidamente el calor corporal y sufrir hipotermia. La hipotermia es perjudicial para la salud, puede ser mortal y reduce la eficacia del buceador. Esto se puede mejorar con un sistema de agua caliente. Un sistema de agua caliente para buceadores calienta el agua de mar filtrada y la bombea a los buceadores a través de la campana y los umbilicales de los buceadores. Esta agua se puede utilizar para calentar el gas respirable antes de inhalarlo. El gas respirable de los buceadores se calienta principalmente en inmersiones por debajo de los 150 metros, y la región dictará a qué temperatura se calienta el agua para que fluya a través del traje de agua caliente del buceador y lo mantenga caliente. [41] [30]
Existe la necesidad de contar con un sistema de calefacción de emergencia para los buzos atrapados en una campana de buceo cerrada. El gas respirable puede ser a base de helio, a alta presión, y la temperatura ambiente del agua puede ser bastante baja, de hasta 2 °C, con una temperatura típica en el Mar del Norte de aproximadamente 5 °C. La campana en sí suele estar hecha de acero, un buen conductor térmico, y la calidad del aislamiento de la campana es variable, por lo que la atmósfera interna tiende a igualarse a la temperatura del agua bastante pronto después de que falla el sistema de calefacción principal. Los buzos atrapados en campanas durante largos períodos han estado sujetos a diversos grados de hipotermia cuando fallaron los sistemas de calefacción principal. Ha habido muertes atribuidas a esta causa . [49]
Los sistemas pasivos fueron los primeros en desarrollarse hasta una etapa en la que se los consideró funcionalmente suficientes, y son relativamente simples, económicos y de disponibilidad inmediata, y se utilizan como equipo estándar cuando es necesario. El aislamiento personal para el buceador, en forma de una bolsa aislante, combinada con un intercambiador de calor de gas respirable para conservar el calor del gas exhalado y el calor liberado por un depurador de dióxido de carbono personal mantenido dentro de la capa de aislamiento alrededor del buceador, suele ser suficiente para mantener a los buceadores en equilibrio térmico mientras esperan el rescate. El depurador tiene una máscara urinaria y la bolsa está asegurada al interior de la campana mediante un arnés, para evitar que el buceador se desplome si queda inconsciente y potencialmente bloquee el acceso a la campana por parte de los rescatadores. [49]
Tanto el helio como la alta presión causan distorsión hiperbárica del habla . El proceso de hablar bajo el agua está influenciado por la geometría interna del equipo de soporte vital y las limitaciones de los sistemas de comunicación, así como por las influencias físicas y fisiológicas del entorno en los procesos de habla y producción de sonido vocal. [50] : 6, 16 El uso de gases respirables bajo presión o que contienen helio causa problemas en la inteligibilidad del habla del buceador debido a la distorsión causada por la diferente velocidad del sonido en el gas y la diferente densidad del gas en comparación con el aire a presión superficial. Estos parámetros inducen cambios en los formantes del tracto vocal , que afectan el timbre , y un ligero cambio de tono . Varios estudios indican que la pérdida de inteligibilidad se debe principalmente al cambio en los formantes. [51]
La diferencia de densidad del gas respirable provoca un cambio no lineal de la resonancia vocal de tono bajo, debido a los cambios de resonancia en las cavidades vocales, lo que produce un efecto nasal, y un cambio lineal de las resonancias vocales que es una función de la velocidad del sonido en el gas, conocido como el efecto del Pato Donald. Otro efecto de la mayor densidad es el aumento relativo de la intensidad de los sonidos sonoros en relación con los sonidos sordos. El contraste entre los sonidos sonoros cerrados y abiertos y el contraste entre las consonantes sonoras y las vocales adyacentes disminuyen con el aumento de la presión. [52] El cambio de la velocidad del sonido es relativamente grande en relación con el aumento de la profundidad a menores profundidades, pero este efecto se reduce a medida que aumenta la presión, y a mayores profundidades un cambio en la profundidad hace una diferencia menor. [51] Los descifradores de voz de helio son una solución técnica parcial. Mejoran la inteligibilidad del habla transmitida al personal de superficie. [52]
El sistema de comunicaciones puede tener cuatro sistemas componentes. [41]
Se proporcionan equipos de almacenamiento y mezcla de gas para presurizar y limpiar el sistema, y se deben disponer de gases de tratamiento adecuados a las profundidades de almacenamiento planificadas. Por lo general, se proporciona un stock de gas premezclado a granel para adaptarse a la profundidad planificada de la operación, y un stock de helio y oxígeno a granel separado para compensar los requisitos adicionales, ajustar la composición del gas de la cámara a medida que se agota el oxígeno y mezclar el gas de descompresión. [30]
El gas a granel se suele almacenar en grupos de cilindros de almacenamiento conectados entre sí, conocidos como "quads", que suelen llevar unos 16 cilindros de alta presión, cada uno de unos 50 litros de volumen interno, montados sobre un bastidor para facilitar su transporte, o bastidores más grandes que llevan "tubos" de alta presión de mayor capacidad. Estos bastidores de tubos suelen estar diseñados para ser manipulados por equipos de manipulación de contenedores intermodales , por lo que suelen fabricarse en uno de los tamaños estándar para contenedores intermodales. [ cita requerida ]
Se puede utilizar un sistema de recuperación de helio (o sistema push-pull) para recuperar el gas respirable a base de helio después de su uso por parte de los buzos, ya que es más económico que perderlo en el medio ambiente en sistemas de circuito abierto. [45] El gas recuperado pasa a través de un sistema de depuración para eliminar el dióxido de carbono, se filtra para eliminar olores y otras impurezas y se presuriza en contenedores de almacenamiento, donde se puede mezclar con oxígeno hasta obtener la composición requerida. [53] Alternativamente, el gas reciclado se puede recircular más directamente a los buzos. [54]
Durante las operaciones de buceo prolongadas se utilizan grandes cantidades de gas respirable. El helio es un gas caro y puede ser difícil de conseguir y suministrar a los buques en alta mar en algunas partes del mundo. Un sistema de recuperación de gas de circuito cerrado puede ahorrar alrededor del 80% de los costos de gas al recuperar aproximadamente el 90% de la mezcla respirable a base de helio. La recuperación también reduce la cantidad de almacenamiento de gas necesario a bordo, lo que puede ser importante cuando la capacidad de almacenamiento es limitada. Los sistemas de recuperación también se utilizan para recuperar el gas descargado del sistema de saturación durante la descompresión. [53]
Un sistema de recuperación normalmente constará de los siguientes componentes: [53] [54]
Componentes de la parte superior:
Componentes submarinos:
En funcionamiento, el suministro de gas del sistema de recuperación está conectado al panel de gas de la parte superior, con un suministro de respaldo a una presión ligeramente inferior del almacenamiento de gas mixto que se activará automáticamente si la presión del suministro de recuperación disminuye. El botones ajustará el suministro de gas a bordo a una presión ligeramente inferior a la presión de suministro de superficie al panel de gas de la campana, de modo que se active automáticamente si se pierde el suministro de superficie. Después de bloquear la campana, el buzo cerrará la válvula desviadora y abrirá la válvula de retorno en el casco, para iniciar el proceso de recuperación de gas. Una vez que esto esté en funcionamiento, el panel de control de recuperación se ajustará para compensar el uso metabólico de oxígeno del buzo en el gas de retorno. Este sistema apagará automáticamente la adición de oxígeno si falla el flujo de gas exhalado por el buzo, para evitar una fracción excesiva de oxígeno en el gas reciclado. Hay una luz indicadora para mostrar si el gas de retorno está fluyendo. [54]
El gas suministrado al casco del buzo pasa a través de las mismas mangueras y válvula de demanda que para el sistema de circuito abierto, pero el gas exhalado pasa a la válvula de recuperación a una presión ligeramente superior a la ambiental, que es considerablemente superior a la atmosférica, por lo que el flujo debe controlarse para evitar que caiga la presión interna del casco y provoque que la válvula de demanda fluya libremente. Esto se logra utilizando reguladores de contrapresión para controlar la caída de presión en etapas. La válvula de recuperación en sí es un regulador de contrapresión activado por demanda, y hay otro regulador de contrapresión en el panel de gas de campana y uno en la superficie antes de los tanques receptores. Cada uno de estos reguladores de contrapresión está configurado para permitir una caída de presión de aproximadamente 1 bar. [54]
El gas de escape regresa a la campana a través de la manguera de escape umbilical del buzo, donde pasa a través de un separador y trampa de agua y luego a través de un regulador de contrapresión que controla la presión en la manguera de escape y que puede ser monitoreada en un manómetro en la campana y ajustada por el encargado de la campana para adaptarse a la profundidad de excursión del buzo. El gas luego pasa a través de la manguera de escape umbilical de la campana a la superficie a través de una válvula antirretorno y otra trampa de agua. Cuando el gas ingresa a la unidad de superficie, pasa a través de un separador de agua coalescente y un filtro de partículas micrométricas, y una válvula de flotador, que protege el sistema de recuperación de grandes volúmenes de agua en caso de una fuga en profundidad. Otro regulador de contrapresión en la superficie controla la presión en el umbilical de la campana. El gas luego pasa a los tanques receptores, donde se agrega oxígeno a un caudal calculado para compensar el uso metabólico por parte del buzo. [30]
Antes de entrar en los propulsores, el gas pasa por un filtro de 0,1 micras. Luego, el gas se eleva a la presión de almacenamiento. Se proporcionan propulsores redundantes para mantener el sistema en funcionamiento mientras se realiza el mantenimiento de un propulsor. Los propulsores se controlan automáticamente para que coincidan con el consumo de gas del buceador, y el gas impulsado pasa por un depurador donde se elimina el dióxido de carbono mediante un material como la cal sodada. Al igual que los propulsores, hay al menos dos depuradores en paralelo, de modo que se puedan aislar, ventilar y volver a empaquetar alternativamente mientras el sistema permanece en funcionamiento. Luego, el gas pasa por un intercambiador de calor de enfriamiento para condensar la humedad restante, que se elimina mediante otro filtro coalescente de 1 micra antes de llegar al tanque de almacenamiento de volumen, donde permanece hasta que se devuelve al panel de gas para que lo utilicen los buceadores. Mientras está en el tanque de volumen, el gas se puede analizar para garantizar que sea adecuado para su reutilización, que la fracción de oxígeno sea correcta y que se haya eliminado el dióxido de carbono según las especificaciones antes de entregarlo a los buceadores. [30] Si es necesario, se puede compensar la pérdida de gas rellenando el tanque de volumen con el almacenamiento de alta presión. El gas del tanque de volumen se envía al panel de gas de la parte superior para que vuelva a la campana y al buzo. [54]
El sistema de saneamiento incluye suministro de agua fría y caliente para lavabos y duchas, drenaje y sanitarios marinos con tanque de retención y sistema de descarga. [41]
Es habitual que la sala de control se instale en un contenedor intermodal ISO para facilitar el transporte. Hay tres paneles de control principales: para el soporte vital, el control de buceo y la gestión de gases. [55]
El panel de gestión de gases incluye la regulación de la presión de los gases almacenados a alta presión y su distribución a los consumidores. Los gases incluirán mezclas de aire, oxígeno y heliox [55]
El panel de control de la cámara generalmente incluye medidores de profundidad para cada compartimento, incluyendo conductos, válvulas de purga y escape, monitoreo de oxígeno y otros equipos de análisis de gases, sistema de reposición de oxígeno, válvulas para suministrar mezcla terapéutica para respirar, pantallas de monitoreo de circuito cerrado de televisión y sistemas de monitoreo con alarmas para temperatura y presión en las cámaras del sistema. [55]
El panel de control de buceo incluirá medidores de profundidad para la presión interna y externa de la campana, la profundidad del buzo y del operador de la campana, y la presión de los conductos para la transferencia a las cámaras de alojamiento. También habrá medidores de presión de gas respirable y válvulas de control para cada buzo, y válvulas de purga y escape para el interior de la campana, sistemas de comunicación para buzos con descifradores de voz, un sistema de comunicación de emergencia a través del agua con la campana, controles, monitores y equipo de grabación para cámaras de video montadas en el casco y la campana, analizadores de oxígeno para el gas respirable del buzo, analizadores de oxígeno y dióxido de carbono para el gas de campana y de recuperación, alarmas para el flujo de gas de recuperación, posicionamiento dinámico y suministro de agua caliente. [55]
Los sistemas de extinción de incendios incluyen desde extintores portátiles hasta sistemas automáticos de diluvio. Se deben utilizar extintores especiales que no utilicen materiales tóxicos. En caso de incendio, los materiales en llamas pueden liberar gases tóxicos y los ocupantes deberán utilizar los sistemas de respiración incorporados (BIBS) hasta que el gas de la cámara se haya purgado lo suficiente. Cuando un sistema con una presión parcial de oxígeno de 0,48 bar se presuriza por debajo de unos 70 msw (231 fsw), la fracción de oxígeno es demasiado baja para mantener la combustión (menos del 6 %), y el riesgo de incendio es bajo. Durante las primeras etapas de la compresión y hacia el final de la descompresión, los niveles de oxígeno mantendrán la combustión, por lo que se debe tener un mayor cuidado. [41]
Los sistemas de respiración incorporados se instalan para uso en caso de emergencia y para el tratamiento de la enfermedad por descompresión. Suministran gas respirable adecuado a la función actual, que se suministra desde el exterior del sistema presurizado y también se ventila al exterior, de modo que los gases exhalados no contaminen la atmósfera de la cámara. [41]
Un buceador saturado que necesite ser evacuado en una emergencia debería ser transportado preferiblemente sin un cambio significativo en su presión ambiental. La evacuación hiperbárica requiere equipo de transporte presurizado y podría ser necesaria en una variedad de situaciones: [56]
A hyperbaric lifeboat or rescue chamber may be provided for emergency evacuation of saturation divers from a saturation system.[45] This would be used if the platform is at immediate risk due to fire or sinking, and allows the divers under saturation to get clear of the immediate danger. A hyperbaric lifeboat is self-contained and can be operated by a surface pressure crew while the chamber occupants are under pressure. It must be self-sufficient for several days at sea, in case of a delay in rescue due to sea conditions. It is possible to start decompression after launching if the occupants are medically stable, but seasickness and dehydration may delay the decompression until the module has been recovered.[57]: Ch. 2
The rescue chamber or hyperbaric lifeboat will generally be recovered for completion of decompression due to the limited onboard life support and facilities. The recovery plan will include a standby vessel to perform the recovery.[58]
The International Maritime Organization (IMO) and International Marine Contractors Association IMCA recognise that though the number of hyperbaric evacuations which have been successfully carried out is small, and the likelihood of an incident needing hyperbaric evacuation is extremely low, the risk is sufficient to justify requiring the equipment to be available. The original meaning for the term hyperbaric evacuation system covered the system that actually transported the divers away from the working hyperbaric system such as a hyperbaric rescue chamber, a self-propelled hyperbaric lifeboat, or hyperbaric rescue vessel, all of which float and carry short term life-support systems of varied endurance, but it has more recently come to include all of the equipment that would support a hyperbaric evacuation, such as a life support package that can be connected to a recovered hyperbaric rescue unit, to provide interim life support until decompression facilities are available, and the hyperbaric reception facility where divers can be decompressed and treated in relative comfort. The four main classes of problem that must be managed during a hyperbaric evacuation are thermal balance, motion sickness, dealing with metabolic waste products, and severely cramped and confined conditions.[57]: Ch. 2 [59]
Bell to bell transfer may be used to rescue divers from a lost or entrapped bell. This will generally occur at or near the bottom, and the divers transfer between bells at ambient water pressure.[56] It is possible in some circumstances to use a bell as a rescue chamber to transport divers from one saturation system to another. This may require temporary modifications to the bell, and is only possible if the mating flanges of the systems are compatible.[56]
Evacuation of a single diver who is medically stable, or a single diver with an attendant, may be possible using a hyperbaric stretcher or a small portable chamber if the duration of the trip is short, the pressure is suitable and the locking flanges are compatible.
Most saturation diving is done offshore, in the vicinity of drilling and production platforms, or for salvage work, and requires precise positioning of the bell during the dive. In deep water this is usually done from a specialised diving support vessel, or a suitable vessel of opportunity on which a saturation system has been temporarily installed. Positioning can either be by a substantial anchor pattern, which may interfere with other anchoring spreads already established, and which presents its own set of hazards, or by dynamic positioning, which must be sufficiently reliable and fail-safe for the expected conditions.
.JPG/1280px-UWL_Helgoland_im_Nautineum_D%C3%A4nholm,_Stralsund,_Ansicht_(2008-05-10).JPG)
Scientific saturation diving is usually conducted by researchers and technicians known as aquanauts living in an underwater habitat, a structure designed for people to live in for extended periods, where they can carry out almost all basic human functions: working, resting, eating, attending to personal hygiene, and sleeping, all while remaining under pressure beneath the surface.[14][60]
The diving depth record for offshore diving was achieved in 1988 by a team of professional divers (Th. Arnold, S. Icart, J.G. Marcel Auda, R. Peilho, P. Raude, L. Schneider) of the Comex S.A. industrial deep-sea diving company performing pipe line connection exercises at a depth of 534 meters of sea water (msw) (1752 fsw) in the Mediterranean Sea during a record scientific dive.[61][62][63]
In the real working conditions of the offshore oil industry, in Campos Basin, Brazil, Brazilian saturation divers from the DSV Stena Marianos (later Mermaid Commander (2006)) performed a manifold installation for Petrobras at 316 metres (1,037 ft) depth in February 1990. When a lift bag attachment failed, the equipment was carried by the bottom currents to 328 metres (1,076 ft) depth, and the Brazilian diver Adelson D'Araujo Santos Jr. made the recovery and installation.[64]
In 1992, Greek diver Theodoros Mavrostomos of the Comex S.A. achieved a simulated 701 m (2,300 ft) of seawater depth in an on shore hyperbaric chamber. He took 43 days to complete the record experimental dive, where a hydrogen–helium–oxygen gas mixture was used as breathing gas.[25][65][66][67][68][69]
The complexity, medical problems and accompanying high costs of professional diving to such extreme depths and the development of deep water atmospheric diving suits and ROVs in offshore oilfield drilling and production have effectively eliminated the need for ambient pressure manned intervention at extreme depths.
Training of saturation divers generally takes place at commercial diving schools registered to train saturation divers, and having the required infrastructure and equipment.[70]Diver training standards for saturation divers are published by a small number of organisations, and there is some international recognition of equivalence. The prerequisites for starting training are generally that the diver is already qualified as a bell diver and has a specified number of dives and hours of experience since qualifying.[55]
Training of saturation divers generally starts with a competent and at least moderately experienced surface oriented bell diver and concentrates on the additional knowledge and skills required for saturation diving. There is a large additional technical component related to the specialised equipment. For the South African Department of Labour Class I Diver, the additional knowledge and skills include:[71]
The purpose of saturation diving is to extend the useful working time for dives without increasing the exposure to risk of decompression sickness. There is a trade-off against other risks associated with living under high-pressure saturation conditions, and the financial cost is high due to the complex infrastructure and expensive equipment and consumables required. The risk of decompression sickness is reduced at the cost of increased risk due to being committed to the saturation environment for the duration of the decompression schedule associated with the storage depth. Hyperbaric evacuation from saturation is possible, but not universally available, and is logistically complicated. Having an evacuation system on standby is expensive.[57]
Some notable saturation diving incidents include:
The living and working conditions of the saturation diver are unusual. There are shifting demands and large contrasts. The diver is required to be adaptable to the variations in work and coworkers, and to do so for several weeks at a time. The future of the occupation is uncertain and linked to the oil and gas industry. The work environment and living conditions on contract tend to be monotonous, but they are interspersed with periods of leisure.There is a conflict between family commitments and extended work periods in relative isolation, but in the continuous close proximity with a small group of co-workers. The job is prestigious, the pay is good and there are fairly long periods of leisure between jobs. The occupation needs mental endurance, flexibility and willingness to adapt and learn. Maintaining personal routines may help in maintaining mental health. The quality of the team can have a large effect on the members. The ability to get along well with each other and mutual trust are important to cooperation and efficiency in a group who depend on each other for safety and sometimes for survival. A sense of humour is an advantage though there is a tendency for this to be relatively dark, possibly due to the high risk environment.[72]
For saturation diving in fiction, see Pressure (2015), The Abyss (1989), Sphere (1987), Goliath Awaits (1981), Dykket (The Dive) (1989), Pioneer (Pionér) (2013) and The Neptune Factor (1973).
In 2019, Netflix released Last Breath, a documentary which tells the story of Chris Lemons, a saturation diver who survived 38 minutes without a surface-supplied breathing gas supply after the vessel's dynamic positioning system failed during a storm, setting off a red alert. The two working divers started returning to the bell, but the ship drifted from the work site, dragging the bell with it, and his umbilical was snagged and severed under the load. He was able to return to the workplace using his bailout set, so was easily found by an ROV from the ship, but his bailout gas was insufficient for the time it took to get the ship back on position for a rescue attempt from the bell. Although presumed dead by support crew aboard the vessel, he was recovered by the second diver and successfully resuscitated in the bell. It has been hypothesised that his survival may have been a result of hypothermia, high partial pressure of oxygen in the bailout gas, or a combination. The ROV video footage shows him twitching while unconscious, which is consistent with an oxygen toxicity blackout.[73][74]
