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Mecanismo de los reguladores de buceo

Sección transversal de la segunda etapa del regulador de buceo, no se suministra aire.
El botón de purga (arriba en el centro) se mantiene alejado del diafragma mediante un resorte. La válvula está cerrada.

El mecanismo de los reguladores de buceo es la disposición de los componentes y la función de los reguladores de presión de gas utilizados en los sistemas que suministran gases respirables para el buceo submarino . Tanto los reguladores de flujo libre como los de demanda utilizan la retroalimentación mecánica de la presión aguas abajo para controlar la apertura de una válvula que controla el flujo de gas desde el lado de alta presión aguas arriba hasta el lado de baja presión aguas abajo de cada etapa. [1] La capacidad de flujo debe ser suficiente para permitir que la presión aguas abajo se mantenga a la máxima demanda, y la sensibilidad debe ser apropiada para proporcionar el caudal máximo requerido con una pequeña variación en la presión aguas abajo, y para una gran variación en la presión de suministro, sin inestabilidad del flujo. Los reguladores de buceo de circuito abierto también deben funcionar contra una presión ambiental variable. Deben ser robustos y confiables, ya que son equipos de soporte vital que deben funcionar en el entorno relativamente hostil del agua de mar, y la interfaz humana debe ser cómoda durante períodos de varias horas.

Los reguladores de buceo utilizan válvulas operadas mecánicamente. [1] En la mayoría de los casos, hay retroalimentación de presión ambiental tanto para la primera como para la segunda etapa, excepto cuando esto se evita para permitir un flujo de masa constante a través de un orificio en un rebreather , que requiere una presión ascendente absoluta constante . Los reguladores de contrapresión se utilizan en sistemas de recuperación de gas para conservar los costosos gases respirables basados ​​en helio en el buceo con suministro desde la superficie y para controlar el escape seguro del gas exhalado de los sistemas de respiración incorporados en cámaras hiperbáricas .

Las partes de un regulador se describen aquí como los principales grupos funcionales en orden descendente siguiendo el flujo de gas desde el cilindro hasta su uso final. Los detalles pueden variar considerablemente entre fabricantes y modelos.

Tipos de reguladores de buceo

Los reguladores de presión de gas se utilizan para varias aplicaciones en el suministro y manejo de gases respirables para buceo . Los reguladores reductores de presión se utilizan para reducir la presión de gas para el suministro al buceador en aparatos de respiración de circuito abierto de flujo libre y a demanda, en equipos de rebreather y en procedimientos de mezcla de gases . Los reguladores de contrapresión se utilizan en los sistemas de escape de los sistemas de respiración incorporados de las cámaras de buceo y en la recuperación de gas respirable a base de helio usado para reciclarlo. Algunos de estos reguladores deben funcionar bajo el agua, otros en las condiciones más indulgentes del área de soporte de superficie. Todos deben funcionar de manera constante y confiable, pero algunos son partes de sistemas de soporte vital críticos para la seguridad , donde un solo punto de falla no debe poner vidas en riesgo.

Reguladores de buceo de circuito abierto

Conexión al suministro de alta presión

Válvula de cilindro de buceo con reserva del año 1964, comúnmente conocida como válvula "tipo J". La entrada tiene una rosca de 3/4"-14 NPSM y la salida es de tipo yugo CGA 850 estándar.

La primera etapa del regulador de buceo se puede conectar a la válvula del cilindro mediante uno de los dos tipos de accesorios estándar. El conector CGA 850, también conocido como conector internacional, que utiliza una abrazadera de horquilla, o un accesorio de tornillo DIN para conectarlo a la válvula del cilindro de buceo . También existen estándares europeos para conectores de reguladores de buceo para gases distintos del aire. [2]

Conexión CGA 850

Los conectores de horquilla CGA 850 (a veces llamados abrazaderas en forma de A por su forma) son la conexión de regulador más popular en Norteamérica y en varios otros países. Sujetan la abertura de entrada de alta presión del regulador contra la abertura de salida de la válvula del cilindro y están sellados por una junta tórica en una ranura en la cara de contacto de la válvula del cilindro. El usuario atornilla la abrazadera en su lugar con los dedos para mantener las superficies metálicas de la válvula del cilindro y la primera etapa del regulador en contacto, comprimiendo la junta tórica entre las caras radiales de la válvula y el regulador. Cuando se abre la válvula, la presión del gas presiona la junta tórica contra la superficie cilíndrica exterior de la ranura, completando el sellado. El buzo debe tener cuidado de no apretar demasiado la horquilla, o puede resultar imposible quitarla sin herramientas. Por el contrario, no apretar lo suficiente puede provocar la extrusión de la junta tórica bajo presión y una pérdida importante de gas respirable. Esto puede ser un problema grave si sucede cuando el buzo está a profundidad. Los accesorios de yugo están clasificados para una presión de trabajo máxima de 240 bares (3500 psi). [3]

La salida de la válvula CGA 850 se encuentra en una superficie plana en el cuerpo de la válvula, dentro de una ranura concéntrica para junta tórica de sellado de cara, con una hendidura cónica en la superficie opuesta del cuerpo de la válvula, coaxial con la ranura para junta tórica. La abrazadera del yugo se ajusta alrededor del cuerpo de la válvula y la cara de sellado de la entrada del regulador se asienta sobre la ranura para junta tórica. Un tornillo con punta cónica se ubica en la hendidura y, cuando se aprieta, presiona contra el cuerpo de la válvula y tira de la cara de sellado de la entrada del regulador contra la junta tórica. Este tornillo debe apretarse lo suficiente para mantener el contacto metal con metal entre la entrada del regulador y el cuerpo de la válvula cuando la válvula se abre a presión total del cilindro y bajo cargas de trabajo normales, incluidos impactos menores y utilizando el regulador como manija para levantar el conjunto, para evitar fallas del sello por extrusión de la junta tórica y la consiguiente pérdida de gas respirable. El tornillo tampoco debe apretarse demasiado, ya que después del uso debe quitarse con la mano. La rigidez del yugo varía según el diseño, el ajuste se realiza a mano y queda a criterio del usuario. Afortunadamente, el mecanismo es bastante tolerante a la variación de la fuerza de contacto. Cuando se abre la válvula, la presión del gas sobre la junta tórica la presiona contra la superficie cilíndrica exterior de la ranura y la cara de la entrada del regulador, apretando la junta tórica hacia las superficies de contacto de estas piezas. La presión ejerce una fuerza para empujar el regulador alejándolo del cuerpo de la válvula y, si la precarga del tornillo es insuficiente, la elasticidad de la abrazadera permitirá que se forme un espacio entre la válvula y el regulador a través del cual se puede extruir la junta tórica. Cuando esto sucede, la pérdida de gas es rápida y se debe cerrar la válvula y aflojar la abrazadera, inspeccionar la junta tórica y posiblemente reemplazarla. La recuperación de una junta tórica extruida bajo el agua a menudo no es posible y puede ser necesario recurrir a un suministro de gas independiente o un ascenso de emergencia . [ cita requerida ]

Conexión DIN

Parte superior de un cilindro con una válvula de rosca paralela instalada. El orificio DIN está orientado hacia el observador y la perilla de la válvula está en el lado derecho en esta vista y el zócalo del colector en el izquierdo, por lo que se puede utilizar como el cilindro izquierdo de un cilindro gemelo con colector. En este caso, el zócalo del colector está tapado para que el cilindro se pueda utilizar como uno solo y, cuando esté en uso, la perilla de la válvula se alcanzaría por encima del hombro izquierdo.
Válvula de cilindro del lado izquierdo para colector de sellado de barril con tapón de obturación y conexión DIN

El racor DIN es un tipo de conexión roscada a la válvula del cilindro. El sistema DIN es menos común en todo el mundo, pero tiene la ventaja de soportar una mayor presión, hasta 300 bar, lo que permite el uso de cilindros de acero de alta presión. Son menos susceptibles a que se reviente la junta tórica si se golpean contra algo durante el uso. Los racores DIN son el estándar en gran parte de Europa y están disponibles en la mayoría de los países. Muchos buceadores técnicos consideran que el racor DIN es más seguro y, por lo tanto, más seguro . [4] : 117 

Las válvulas DIN se fabrican con presiones nominales de 232 y 300 bar. La cantidad de roscas y la configuración detallada de las conexiones están diseñadas para evitar combinaciones incompatibles de accesorios de llenado o de regulador con la válvula del cilindro. [5]

La ranura de la junta tórica para sellar el conector de salida DIN de 232 y 300 bar a la válvula está especificada por la norma ISO 12209 con un diámetro interior de 12 mm y un diámetro exterior de 17 mm, originalmente con una profundidad de ranura de 1,9 mm, aumentada a 2,0 mm en 2003. La especificación de la junta tórica es de diámetro interior de 11,2 mm con un diámetro de sección de 2,65 mm. Esto es muy cercano a la junta tórica de tamaño estándar imperial 112 con dimensiones nominales de 12,37 milímetros (0,487 pulgadas) x 2,62 milímetros (0,103 pulgadas), y esta junta tórica se utiliza en la mayoría de los reguladores. Algunos fabricantes como Apeks, Atomic y ScubaPro utilizan una ranura ligeramente más pequeña que se ajusta mejor a la junta tórica de tamaño 111 con dimensiones nominales de 10,77 milímetros (0,424 pulgadas) x 2,62 milímetros (0,103 pulgadas). Las ranuras Cressi y Poseidon se acercan más al estándar original y la junta tórica que mejor se ajusta es la junta tórica de tamaño métrico BS ISO 3601 con dimensiones nominales de 11,3 mm x 2,4 mm, para la cual no existe un equivalente imperial estándar. [6]

Adaptadores

Un bloque de forma aproximadamente cúbica con un conector DIN macho en una cara. La cara del bloque está configurada para admitir una abrazadera de horquilla y muestra el orificio y el sello de junta tórica en una cara. La cara opuesta tendrá una hendidura para que se asiente el tornillo de horquilla.
Un adaptador de bloque se enrosca en una válvula de cilindro DIN para permitir la conexión de un regulador de yugo.
Tapón roscado para encajar en el interior de un casquillo DIN de una válvula de columna. El orificio central tiene forma de casquillo Allen en la cara que acepta el acoplamiento de horquilla. Ambos extremos tienen ranuras para juntas tóricas de sellado de cara.
Adaptador de enchufe DIN para válvulas de cilindro compatibles
Un adaptador de horquilla muestra el conector DIN en un extremo. El extremo opuesto de la pieza del conector tiene la cresta anular para sellar contra la junta tórica de la válvula del cilindro y la horquilla con el tornillo de sujeción coaxial en el extremo más alejado.
Un adaptador de yugo (abrazadera A) a DIN permite la conexión de un regulador DIN a una válvula de cilindro de yugo.
Una válvula de cilindro que muestra un tapón DIN instalado.
Válvula DIN con adaptador de enchufe para fijación de horquilla

Hay adaptadores disponibles que permiten conectar una primera etapa DIN a un cilindro con una válvula de ajuste de yugo (adaptador de yugo o adaptador de abrazadera A) y conectar una primera etapa de yugo a una válvula de cilindro DIN (adaptador de tapón y adaptador de bloque). [4] : 118 

Kits de conversión

Piezas y herramientas para convertir un regulador de buceo de primera etapa Apeks de conector DIN a conector Yoke

Varios fabricantes comercializan una primera etapa idéntica, que solo varía en la elección de la conexión de la válvula del cilindro. En estos casos, puede ser posible comprar componentes originales para convertir el yugo a DIN y viceversa. La complejidad de la conversión puede variar y las piezas no suelen ser intercambiables entre fabricantes. La conversión de los reguladores Apeks es particularmente sencilla y solo requiere una llave Allen y una llave de estrella .

Otros tipos de conexión

También existen válvulas para cilindros destinadas a cilindros de buceo que contienen gases distintos del aire:

Tipos de válvulas de cilindro

La mayoría de las válvulas de los cilindros de buceo son actualmente del tipo K, que es una válvula de apertura y cierre manual con rosca. A mediados de la década de 1960, las válvulas J estaban muy extendidas. Las válvulas J contienen una válvula accionada por resorte que restringe o cierra el flujo cuando la presión del tanque cae a 300-500 psi, lo que provoca resistencia a la respiración y advierte al buceador de que le queda peligrosamente poco gas respirable. El gas de reserva se libera tirando de una palanca de reserva en la válvula. Las válvulas J cayeron en desuso con la introducción de los manómetros, que permiten a los buceadores controlar su gas bajo el agua, especialmente porque el tipo de válvula es vulnerable a la liberación accidental del aire de reserva y aumenta el costo y el mantenimiento de la válvula. Las válvulas J todavía se utilizan ocasionalmente cuando se trabaja con una visibilidad tan mala que no se puede ver el manómetro, ni siquiera con una luz. [4] : 167–178  [9] : Sec 7.2.2  La mayoría de las válvulas de husillo lateral son de mano derecha, lo que significa que la perilla está en el lado derecho del buceador, pero también se producen válvulas de mano izquierda para conjuntos con colectores y otras aplicaciones donde es más conveniente. También hay disponibles válvulas de husillo axial donde el husillo se encuentra en el eje de la rosca que conecta la válvula al cilindro, con la perilla en la parte superior y varias configuraciones con salidas dobles o conexiones para colectores de buceo .

Reguladores de demanda de una sola manguera

Un regulador de una sola manguera conectado a un cilindro de buceo con la segunda etapa (válvula de demanda) en la manguera izquierda.

La mayoría de los reguladores de buceo actuales son reguladores de demanda de dos etapas con una sola manguera. Constan de un regulador de primera etapa y una válvula de demanda de segunda etapa. Una manguera de baja presión conecta estos componentes para transferir gas respirable y permite un movimiento relativo dentro de las limitaciones de la longitud y la flexibilidad de la manguera. Otras mangueras de baja presión proporcionan componentes adicionales opcionales.

Primera etapa

Primera etapa desmontada

La primera etapa del regulador se monta en la válvula del cilindro o en el colector a través de uno de los conectores estándar (yugo o DIN). Reduce la presión del cilindro a una presión intermedia , normalmente de 8 a 11 bares (120 a 160 psi) más alta que la presión ambiental, también llamada presión entre etapas , presión media o presión baja . A continuación, el gas respirable se suministra a la segunda etapa a través de una manguera. [1] : 17–20 

Un regulador equilibrado de primera etapa mantiene automáticamente una diferencia de presión constante entre la presión entre etapas y la presión ambiental, incluso cuando la presión del tanque disminuye con el consumo. El diseño del regulador equilibrado permite que el orificio de la primera etapa sea tan grande como se necesite sin incurrir en una degradación del rendimiento como resultado del cambio de presión del tanque. [1] : 17–20 

El cuerpo del regulador de primera etapa generalmente tiene varias salidas de baja presión (puertos) para reguladores de segunda etapa, infladores BCD y otros equipos; y una o más salidas de alta presión, que permiten que un manómetro sumergible (SPG), una computadora de buceo integrada en el gas o un transductor de presión inalámbrico remoto midan la presión del cilindro. La válvula puede estar diseñada de modo que un puerto de baja presión se designe "Reg" para el regulador primario de segunda etapa, porque ese puerto permite un mayor caudal para brindar un menor esfuerzo respiratorio a la máxima demanda. Un pequeño número de fabricantes han producido reguladores con una manguera y un diámetro de puerto más grandes que los estándares para esta salida primaria. [10] : 50 

El mecanismo dentro de la primera etapa puede ser de tipo diafragma o de tipo pistón. Ambos tipos pueden ser balanceados o no balanceados. Los reguladores no balanceados tienen la presión del cilindro empujando la válvula aguas arriba de la primera etapa para cerrarla, a lo que se oponen la presión de la etapa intermedia y un resorte. A medida que la presión del cilindro cae, la fuerza de cierre es menor, por lo que la presión regulada aumenta a una presión menor del tanque. Para mantener este aumento de presión dentro de límites aceptables, el tamaño del orificio de alta presión es limitado, pero esto disminuye la capacidad de flujo total del regulador. Un regulador balanceado mantiene aproximadamente la misma facilidad de respiración a todas las profundidades y presiones, al usar la presión del cilindro para oponerse también indirectamente a la apertura de la válvula de la primera etapa. [1] : 17–20 

Primera etapa tipo pistón
Diagrama de los componentes internos de una primera etapa tipo pistón balanceado

Algunos componentes de las primeras etapas de tipo pistón son más fáciles de fabricar y tienen un diseño más simple que los de tipo diafragma. Es posible que necesiten un mantenimiento más cuidadoso porque algunas piezas móviles internas pueden estar expuestas al agua y a cualquier contaminante presente en el agua, por lo que pueden ser más propensas a la corrosión y a la acumulación de suciedad. [1] : 9–13 

El pistón de la primera etapa es rígido y actúa directamente sobre el asiento de la válvula. La presión en la cámara de presión intermedia cae cuando el buceador inhala desde la válvula de demanda, lo que hace que el pistón se levante del asiento estacionario de la válvula mientras se desliza hacia la cámara de presión intermedia. La válvula ahora abierta permite que el gas a alta presión fluya hacia la cámara de baja presión hasta que la presión en la cámara haya aumentado lo suficiente como para empujar el pistón de regreso a su posición original contra el asiento y, de esta manera, cerrar la válvula. [1] : 9–13 

Primera etapa tipo diafragma
Diagrama de los componentes internos de una primera etapa tipo diafragma
Diagrama de los componentes internos de una primera etapa de diafragma desequilibrado
Diagrama de los componentes internos de una primera etapa de diafragma balanceado
Animación de los componentes internos de una primera etapa tipo diafragma durante el ciclo respiratorio

Las primeras etapas de tipo diafragma son más complejas y tienen más componentes que las de tipo pistón. Su diseño las hace especialmente adecuadas para el buceo en aguas frías y para trabajar en agua salada y en agua con un alto grado de partículas en suspensión, limo u otros materiales contaminantes, ya que las únicas partes móviles expuestas al agua son el resorte de apertura de la válvula y el diafragma, mientras que todas las demás partes están aisladas del medio ambiente. En algunos casos, el diafragma y el resorte también están aislados del medio ambiente. [11] [1] : 9–13 

El diafragma es una cubierta flexible que cubre la cámara de presión intermedia. Cuando el buceador consume gas de la segunda etapa, la presión cae en la cámara de baja presión y el diafragma se deforma hacia adentro, empujando contra el elevador de la válvula. Esto abre la válvula de alta presión y permite que el gas fluya más allá del asiento de la válvula hacia la cámara de baja presión. Cuando el buceador deja de inhalar, la presión en las cámaras de baja presión aumenta y el diafragma vuelve a su posición plana neutra y ya no presiona el elevador de la válvula, interrumpiendo el flujo hasta que se realiza la siguiente inhalación. [1] : 9–13 

Equilibrio

Si una etapa de regulador tiene una arquitectura que compensa un cambio de presión aguas arriba en las partes móviles de la válvula de modo que un cambio en la presión de suministro no afecte la fuerza requerida para abrir la válvula, la etapa se describe como equilibrada. Las válvulas aguas arriba y aguas abajo, la primera y segunda etapa y el funcionamiento del diafragma y el pistón pueden ser equilibrados o no equilibrados, y una descripción completa de una etapa especificará cuál de todas estas opciones se aplica. Por ejemplo, un regulador puede tener una primera etapa de pistón equilibrada con una segunda etapa aguas abajo equilibrada. Tanto las primeras etapas de pistón equilibradas como las no equilibradas son bastante comunes, pero la mayoría de las primeras etapas de diafragma son equilibradas. Equilibrar la primera etapa tiene un mayor efecto general en el rendimiento de un regulador, ya que la variación en la presión de suministro del cilindro es mucho mayor que la variación en la presión entre etapas, incluso con una primera etapa no equilibrada. Sin embargo, la segunda etapa opera con un diferencial de presión muy pequeño y es más sensible a las variaciones en la presión de suministro. La mayoría de los reguladores de gama alta tienen al menos una etapa equilibrada, pero no está claro que equilibrar ambas etapas haga una diferencia notable en el rendimiento. [1] : 17–20 

Manguera entre etapas

Una manguera de presión intermedia, presión media o baja presión se utiliza para transportar gas respirable (normalmente entre 8 y 10 bares por encima de la temperatura ambiente) desde el regulador de primera etapa hasta la segunda etapa, o válvula de demanda, que el buceador sostiene en la boca o está conectada a la máscara facial completa o al casco de buceo. [4] : 88  La manguera entre etapas estándar tiene 30 pulgadas (76 cm) de largo, pero las mangueras de 40 pulgadas (100 cm) son estándar para los reguladores Octopus y las mangueras de 7 pies (2,1 m) son populares para el buceo técnico, en particular para la penetración en cuevas y naufragios donde las limitaciones de espacio pueden hacer necesario nadar en fila india mientras se comparte el gas. También hay otras longitudes disponibles. La mayoría de los puertos de baja presión tienen rosca UNF de 3/8", pero algunos reguladores se comercializaron con un puerto UNF de 1/2" destinado a la válvula de demanda principal. Los puertos de alta presión son casi exclusivamente de 7/16" UNF. No existe la posibilidad de conectar una manguera al puerto de presión incorrecto. [4] : 112 

Segunda etapa

Diafragma de segunda etapa para válvula de demanda Apeks

La segunda etapa, o válvula de demanda, reduce la presión del suministro de aire entre etapas a la presión ambiente cuando el buzo lo solicita. El funcionamiento de la válvula se activa cuando la presión desciende a medida que el buzo inhala. La diferencia de presión sobre el diafragma necesaria para iniciar la apertura de la válvula se conoce como presión de apertura .

Válvulas de aguas arriba

En una válvula de entrada, la parte móvil trabaja contra la presión y se abre en dirección opuesta al flujo de gas. Suelen fabricarse como válvulas basculantes, que son mecánicamente muy sencillas y fiables, pero no se pueden ajustar con precisión. [4] : 14 

Si la primera etapa tiene fugas y la entre etapas se sobrepresuriza, la válvula de la segunda etapa aguas abajo se abre automáticamente, lo que da como resultado un " flujo libre ". Con una válvula aguas arriba, el resultado de la sobrepresurización puede ser una válvula bloqueada. Esto detendrá el suministro de gas respirable y posiblemente resulte en la rotura de una manguera o en la falla de otra válvula de la segunda etapa, como una que infla un dispositivo de flotabilidad. Cuando se utiliza una válvula de inclinación aguas arriba de la segunda etapa, el fabricante debe incluir una válvula de alivio en el regulador de la primera etapa para proteger la manguera intermedia. [4] : 9 

Si se instala una válvula de cierre entre la primera y la segunda etapa, como ocurre en los sistemas de rescate de buceo utilizados para el buceo comercial y en algunas configuraciones de buceo técnico, la válvula de demanda normalmente estará aislada y no podrá funcionar como válvula de alivio. En este caso, se debe instalar una válvula de sobrepresión en la primera etapa si aún no tiene una. Como muy pocas primeras etapas de reguladores de buceo contemporáneos (2016) están equipadas de fábrica con válvulas de alivio de sobrepresión, están disponibles como accesorios de posventa que se pueden atornillar en cualquier puerto de baja presión disponible en la primera etapa. [12]

Válvulas de aguas abajo

La mayoría de las válvulas de demanda modernas utilizan un mecanismo de válvula aguas abajo en lugar de aguas arriba. En una válvula aguas abajo, la parte móvil de la válvula se abre en la misma dirección que el flujo de gas y se mantiene cerrada por un resorte. La forma habitual de la válvula aguas abajo es un vástago accionado por resorte con un asiento de elastómero duro que sella contra una "corona" de metal ajustable alrededor del orificio de entrada. El vástago se levanta de la corona mediante una palanca operada por el diafragma. [4] : 13–15  Se utilizan comúnmente dos patrones. Uno es la disposición clásica de empujar-tirar, donde la palanca de accionamiento va sobre el extremo del eje de la válvula y se sujeta mediante una tuerca. Cualquier desviación de la palanca se convierte en un tirón axial sobre el eje de la válvula, levantando el asiento de la corona y permitiendo que fluya el aire. [4] : 13  El otro es la disposición de vástago de barril, donde el vástago está encerrado en un tubo que cruza el cuerpo del regulador y la palanca opera a través de ranuras en los lados del tubo. El extremo más alejado del tubo es accesible desde el costado de la carcasa y se puede colocar un tornillo de ajuste de tensión de resorte para que el buzo pueda controlar de forma limitada la presión de apertura. Esta disposición también permite equilibrar la presión de la segunda etapa de manera relativamente sencilla. [4] : 14, 18 

Una válvula de descarga funcionará como una válvula de sobrepresión cuando la presión entre etapas se eleva lo suficiente como para superar la precarga del resorte. Si la primera etapa tiene fugas y la etapa intermedia se sobrepresuriza, la válvula de descarga de la segunda etapa se abre automáticamente. Si la fuga es grave, esto podría resultar en un " flujo libre ", pero una fuga lenta generalmente causará un "estallido" intermitente de la válvula de descarga, a medida que se libera la presión y se acumula nuevamente lentamente. [4]

Válvulas servocontroladas

Algunas válvulas de demanda utilizan una válvula piloto pequeña y sensible para controlar la apertura de la válvula principal. Las segundas etapas Poseidon Jetstream y Xstream y Oceanic Omega son ejemplos de esta tecnología. Pueden producir caudales muy altos para un diferencial de presión pequeño, y en particular para una presión de apertura relativamente pequeña o un área de diafragma de actuación pequeña. Por lo general, su mantenimiento es más complicado y costoso. [4] : 16 

Válvulas de escape
Flujo de aire a través de la válvula de escape
Válvula de escape tipo hongo de elastómero sintético, válvula a demanda

Las válvulas de escape son necesarias para evitar que el buceador inhale agua y para permitir que se induzca una diferencia de presión negativa sobre el diafragma para controlar la válvula de demanda. Las válvulas de escape deben funcionar con una diferencia de presión muy pequeña y causar la menor resistencia al flujo que sea razonablemente posible, sin ser engorrosas ni voluminosas. Las válvulas de hongo de elastómero cumplen adecuadamente su función, [4] : 108  aunque las válvulas de pico de pato también eran comunes en los reguladores de doble manguera. Cuando es importante evitar fugas hacia el regulador, como cuando se bucea en agua contaminada, un sistema de dos juegos de válvulas en serie puede reducir el riesgo de contaminación. Una opción más compleja que se puede utilizar para los cascos con suministro desde la superficie es utilizar un sistema de recuperación de escape que utiliza un regulador de flujo separado para controlar el escape que se devuelve a la superficie en una manguera dedicada en el umbilical. [13] : 109 

Colector de escape
Conducto de escape en la válvula de demanda de buceo

El colector de escape (T de escape, tapa de escape, bigotes) es el conducto que protege la(s) válvula(s) de escape y desvía el aire exhalado hacia los lados para que no forme burbujas en la cara del buceador y obstruya la vista. Esto no es necesario para los reguladores de doble manguera, ya que expulsan el aire detrás de los hombros. [4] : 33 

Botón de purga
Sección transversal de la segunda etapa del regulador de buceo, que suministra aire.
El botón de purga (arriba en el centro) está presionado. La válvula está parcialmente abierta.

Un accesorio estándar en las segundas etapas de una sola manguera, tanto las que se sostienen por la boca como las integradas en una máscara facial completa o un casco a demanda, es el botón de purga, que permite al buceador desviar manualmente el diafragma para abrir la válvula y hacer que el aire fluya hacia la carcasa. Esto se usa generalmente para purgar la carcasa o la máscara facial completa del agua si se ha inundado. Esto sucederá a menudo si la segunda etapa se cae o se retira de la boca mientras está bajo el agua. [4] : 108  Es una pieza separada montada en la cubierta frontal o la cubierta puede hacerse flexible y sirve como botón de purga. Al presionar el botón de purga, se presiona contra el diafragma directamente sobre la palanca de la válvula a demanda, y este movimiento de la palanca abre la válvula para liberar aire a través del regulador. [14] La lengua se puede usar para bloquear la boquilla durante la purga para evitar que el agua u otra materia en el regulador sea soplada hacia las vías respiratorias del buceador por la ráfaga de aire. Esto es particularmente importante cuando se purga después de vomitar a través del regulador.

El botón de purga también lo utilizan los buceadores recreativos para inflar una boya de superficie retardada o una bolsa elevadora . Cada vez que se acciona el botón de purga, el buceador debe ser consciente de la posibilidad de un flujo libre y estar preparado para afrontarlo. [15]

Modificadores de flujo ajustables por el usuario
Animación del funcionamiento de la válvula de demanda durante el ciclo respiratorio. Se puede ver una perilla de ajuste de presión de crujido en el lado izquierdo del mecanismo de la válvula. Al enroscarla, aumenta la precarga en el resorte de la válvula y aumenta la diferencia de presión necesaria para tirar del diafragma lo suficiente para abrir la válvula.
Perilla de ajuste de presión de apertura y palanca deflectora de flujo en la válvula de demanda Apeks TX100

Puede ser conveniente que el buceador tenga algún control sobre las características de flujo de la válvula de demanda. Los aspectos ajustables habituales son la presión de apertura y la retroalimentación del caudal a la presión interna de la carcasa de la segunda etapa. La presión entre etapas de los aparatos de respiración a demanda con suministro desde la superficie se controla manualmente en el panel de control y no se ajusta automáticamente a la presión ambiental de la forma en que lo hacen la mayoría de las primeras etapas de buceo, ya que esta característica se controla mediante la retroalimentación a la primera etapa desde la presión ambiental. Esto tiene el efecto de que la presión de apertura de una válvula de demanda con suministro desde la superficie variará ligeramente con la profundidad, por lo que algunos fabricantes proporcionan una perilla de ajuste manual en el lateral de la carcasa de la válvula de demanda para ajustar la presión del resorte en la válvula aguas abajo, que controla la presión de apertura. La perilla es conocida por los buceadores comerciales como "dial-a-breath". Se proporciona un ajuste similar en algunas válvulas de demanda de buceo de alta gama, para permitir que el usuario ajuste manualmente el esfuerzo respiratorio en profundidad [4] : 17 

Las válvulas de demanda de buceo que están configuradas para respirar ligeramente (baja presión de apertura y bajo trabajo respiratorio) pueden tender a fluir libremente con relativa facilidad, en particular si el flujo de gas en la carcasa ha sido diseñado para ayudar a mantener la válvula abierta reduciendo la presión interna. La presión de apertura de una válvula de demanda sensible es a menudo menor que la diferencia de presión hidrostática entre el interior de una carcasa llena de aire y el agua debajo del diafragma cuando la boquilla apunta hacia arriba. Para evitar la pérdida excesiva de gas debido a la activación inadvertida de la válvula cuando la válvula de demanda está fuera de la boca del buceador, algunas segundas etapas tienen un mecanismo de desensibilización que provoca cierta contrapresión en la carcasa, al impedir el flujo o dirigirlo contra el interior del diafragma. [4] : 21 

Reguladores de demanda de doble manguera

Un regulador de dos etapas y doble manguera de Dräger
Regulador de manguera doble de una etapa "Souplair" de Beuchat
Cilindros gemelos de 7 l con arnés, válvulas, colector y regulador Draeger de alrededor de 1965
Válvula de escape de pico de pato para regulador de manguera doble Draeger

La configuración de manguera "twin", "doble" o "dos" de la válvula de demanda de buceo fue la primera en uso general. [16] Este tipo de regulador tiene dos tubos de respiración corrugados de gran calibre . Un tubo es para suministrar aire desde el regulador a la boquilla, y el segundo tubo lleva el gas exhalado a un punto donde la presión ambiental es idéntica a la del diafragma de demanda, donde se libera a través de una válvula unidireccional de goma con forma de pico de pato, y sale por los orificios de la cubierta. Las ventajas de este tipo de regulador son que las burbujas salen del regulador detrás de la cabeza del buceador, lo que aumenta la visibilidad, reduce el ruido y produce menos carga en la boca del buceador. Siguen siendo populares entre algunos fotógrafos submarinos y Aqualung lanzó una versión actualizada del Mistral en 2005. [17] [18]

En el prototipo original de Aqua-Lung de Cousteau , no había manguera de escape y el aire exhalado salía a través de una válvula unidireccional en la boquilla . Funcionó fuera del agua, pero cuando probó el Aqualung en el río Marne, el aire fluía libremente desde el regulador antes de que pudiera respirarse cuando la boquilla estaba por encima del regulador. Después de eso, hizo que le colocaran el segundo tubo de respiración . Incluso con ambos tubos colocados, al elevar la boquilla por encima del regulador aumenta la presión de gas suministrada y al bajarla se reduce la presión suministrada y aumenta la resistencia a la respiración. Como resultado, muchos buceadores Aqualung, cuando hacían esnórquel en la superficie para ahorrar aire mientras llegaban al sitio de buceo, colocaban el bucle de mangueras debajo de un brazo para evitar que la boquilla flotara hacia arriba y provocara un flujo libre.

Lo ideal es que la presión suministrada sea igual a la presión en reposo en los pulmones del buceador, ya que es para lo que los pulmones humanos están adaptados a respirar. Con un regulador de doble manguera detrás del buceador a la altura de los hombros, la presión suministrada cambia con la orientación del buceador. Si el buceador se da vuelta sobre su espalda, la presión de aire liberada es mayor que en los pulmones. Los buceadores aprendieron a restringir el flujo usando la lengua para cerrar la boquilla. Cuando la presión del cilindro estaba baja y el esfuerzo de demanda de aire aumentaba, un giro de 90° hacia un lado colocaba los pulmones y el diafragma del regulador a la misma profundidad y facilitaba la respiración. La boquilla se puede purgar levantándola por encima del regulador (menos profunda), lo que provocará un flujo libre. [19] : 341 

Los reguladores de manguera doble han sido reemplazados casi por completo por reguladores de manguera simple y se volvieron obsoletos para la mayoría del buceo desde la década de 1980. [20]

Los reguladores originales de doble manguera no solían tener puertos para accesorios, aunque algunos tenían un puerto de alta presión para un manómetro sumergible. Algunos modelos posteriores tienen uno o más puertos de baja presión entre las etapas, que se pueden utilizar para suministrar alimentación directa para el inflado del traje o del chaleco compensador y/o una válvula de demanda secundaria de una sola manguera, y un puerto de alta presión para un manómetro sumergible. [19] El nuevo Mistral es una excepción, ya que se basa en la primera etapa Titan de Aqualung, que tiene el conjunto habitual de puertos. [17]

La disposición de dos mangueras con una boquilla o máscara facial completa es común en los rebreathers , pero como parte del circuito de respiración, no como parte de un regulador. La válvula de demanda asociada que comprende la válvula de rescate es un regulador de una sola manguera.

El mecanismo del regulador de doble manguera está empaquetado en una carcasa metálica, generalmente circular, montada en la válvula del cilindro detrás del cuello del buceador. El componente de válvula de demanda de un regulador de doble manguera de dos etapas está, por lo tanto, montado en la misma carcasa que el regulador de primera etapa y, para evitar el flujo libre, la válvula de escape debe estar ubicada a la misma profundidad que el diafragma, y ​​el único lugar confiable para hacer esto es en la misma carcasa. El aire fluye a través de un par de mangueras de goma corrugada hacia y desde la boquilla. La manguera de suministro está conectada a un lado del cuerpo del regulador y suministra aire a la boquilla a través de una válvula antirretorno, y el aire exhalado regresa a la carcasa del regulador en el exterior del diafragma, también a través de una válvula antirretorno en el otro lado de la boquilla y, generalmente, a través de otra válvula de escape antirretorno en la carcasa del regulador, a menudo de tipo "pico de pato". [19]

Generalmente, las mangueras de respiración tienen una válvula antirretorno en el punto donde se conectan a la boquilla. Esto evita que el agua que entra en la boquilla pase a la manguera de inhalación y garantiza que, una vez que se insufle en la manguera de exhalación, no pueda volver a fluir. Esto aumenta ligeramente la resistencia al flujo de aire, pero hace que el regulador sea más fácil de limpiar. [19] : 341 

Algunos de los primeros reguladores de manguera doble tenían un diseño de una sola etapa. La primera etapa funciona de manera similar a la segunda etapa de las válvulas de demanda de dos etapas, pero se conecta directamente a la válvula del cilindro y reduce el aire de alta presión del cilindro directamente a la presión ambiente cuando se requiere. Esto se podía hacer usando una palanca más larga y un diafragma de mayor diámetro para controlar el movimiento de la válvula, pero existía una tendencia a que la presión de apertura, y por lo tanto el trabajo respiratorio, variaran a medida que la presión del cilindro caía. [19]

Reguladores de caudal másico constante

Los rebreathers de buceo de circuito semicerrado con flujo de masa constante necesitan un suministro de gas que tenga una presión constante para alimentar el orificio sónico . Por lo general, son primeras etapas de buceo de circuito abierto ligeramente modificadas con la entrada de presión ambiental bloqueada. La conexión al cilindro de alta presión es la misma que para el buceo de circuito abierto, ya que los cilindros y las válvulas también son para servicio submarino.

El flujo estrangulado es un efecto de flujo compresible asociado con el efecto Venturi . Cuando un gas que fluye a una presión y temperatura dadas pasa a través de una constricción hacia un entorno de menor presión, la velocidad del fluido aumenta. En condiciones inicialmente subsónicas aguas arriba, el principio de conservación de la masa requiere que la velocidad del fluido aumente a medida que fluye a través del área de sección transversal más pequeña de la constricción. Al mismo tiempo, el efecto Venturi hace que la presión estática, y por lo tanto la densidad, disminuyan en la constricción. El flujo estrangulado es una condición limitante donde el flujo másico no aumentará con una disminución adicional en el entorno de presión aguas abajo para una presión y temperatura fijas aguas arriba. Para fluidos homogéneos, el punto físico en el que ocurre el estrangulamiento para condiciones adiabáticas , es cuando la velocidad del plano de salida está en condiciones sónicas ; es decir, en un número de Mach de 1. [21] [22] [23] En el flujo estrangulado, el caudal másico solo se puede aumentar aumentando la densidad aguas arriba y en el punto de estrangulamiento.

El flujo estrangulado de gases es útil para el suministro de gas de un rebreather de circuito semicerrado porque el caudal másico es independiente de la presión aguas abajo y depende únicamente de la temperatura y la presión y, por lo tanto, de la densidad del gas en el lado aguas arriba de la restricción y de la geometría de la restricción. En condiciones de estrangulamiento, se pueden utilizar válvulas y placas de orificio calibradas para producir el caudal másico deseado.

Reguladores de suministro de superficie

Casco de buceo con regulador de demanda que muestra la perilla de ajuste de presión de apertura (cilindro de metal moleteado en la parte inferior derecha de la foto)

Los reguladores utilizados para suministrar gases respirables suministrados desde la superficie desde sistemas de almacenamiento de alta presión al panel de gases para buceo son reguladores de reducción de presión industriales normales capaces de proporcionar el caudal necesario. La conexión a los cilindros de alta presión sigue la práctica nacional para sistemas de gas de alta presión industriales para los gases pertinentes.

El gas respirable suministrado desde la superficie puede suministrarse a un casco de flujo libre o a un casco con suministro a demanda, y el gas puede descargarse al medio ambiente a presión ambiente o devolverse a la superficie para reciclarse si esto es económicamente conveniente. Los sistemas de flujo libre requieren un caudal relativamente alto, ya que el gas se suministra continuamente al casco y el buceador respira desde él a medida que pasa a través de él. El caudal debe ser suficiente para evitar la reinhalación del gas exhalado desde el espacio muerto del casco y debe permitir el caudal inspirado máximo a profundidad. El caudal de un casco con suministro a demanda también debe permitir el caudal inspirado máximo, pero esto solo ocurre de manera intermitente durante el ciclo de respiración y el caudal promedio es mucho menor. El regulador debe ser capaz de alcanzar el mismo caudal máximo, pero los efectos de enfriamiento son mucho menores para el servicio a demanda.

Las válvulas de demanda utilizadas en los cascos de buceo y máscaras de cara completa con suministro desde la superficie funcionan exactamente con los mismos principios que las válvulas de demanda de buceo de segunda etapa de un solo tubo y, en algunos casos, pueden ser la misma unidad con una carcasa diferente compatible con la máscara o el casco específicos. Las válvulas de demanda utilizadas con gas suministrado desde la superficie normalmente tendrán un suministro que no está constantemente a la misma presión por encima de la presión ambiental, por lo que generalmente tienen una perilla de ajuste de presión de apertura, conocida en la industria como "dial a breath". El gas respirable se suministra desde el panel de gas de la superficie o de la campana a través de una manguera de suministro de gas respirable en el cordón umbilical del buzo , que comúnmente utiliza un accesorio JIC-6 o 9/16 UNF en el extremo del buzo de la manguera, que generalmente tiene un orificio de 3/8". [24]

Una aplicación muy similar es la regulación de la presión de gas de los cilindros de almacenamiento de gas de alta presión de emergencia de a bordo de una campana de buceo abierta o cerrada. En estos casos, el regulador debe ser accesible para el botones, por lo que generalmente se monta en el panel de gas de la campana. En esta aplicación, el regulador está expuesto a la misma presión ambiental que los buzos en la campana. La presión del gas de a bordo generalmente se mantiene justo por debajo de la presión de suministro de la superficie, de modo que se activará automáticamente si falla la presión de suministro de la superficie. [25]

Recuperar los reguladores

Los cascos de recuperación utilizan un sistema de suministro de superficie para proporcionar gas respirable al buceador de la misma manera que en los cascos de circuito abierto, pero también tienen un sistema de retorno para recuperar y reciclar el gas exhalado para ahorrar el costoso diluyente de helio, que de lo contrario se descargaría al agua circundante y se perdería en un sistema de circuito abierto. El gas recuperado se devuelve a la superficie a través de una manguera en el umbilical que se proporciona para este propósito, se pasa a través de un depurador para eliminar el dióxido de carbono y luego se puede volver a presurizar y mezclar con oxígeno para obtener la mezcla requerida antes de almacenarlo para su uso posterior. [26] [27]

Para permitir que el gas de escape se descargue de manera segura desde el casco a una manguera de retorno con una presión inferior a la ambiental, debe pasar a través de un regulador de escape, conocido como regulador de recuperación, que funciona según el principio de un regulador de contrapresión , activado por la diferencia de presión entre el interior del casco y la presión ambiental. El regulador de recuperación puede ser una válvula de dos etapas para una menor resistencia y generalmente tendrá una válvula de derivación manual que permite el escape al agua ambiental si el regulador funciona mal. El casco tendrá una válvula de inundación de emergencia para evitar que una posible falla del regulador de escape provoque una compresión del casco o un barotrauma pulmonar antes de que el buceador pueda desviarlo manualmente, aunque la válvula de demanda generalmente compensará lo suficiente. La válvula de inundación permite que el agua fluya hacia el casco si la presión interna cae por debajo de su diferencial de presión de apertura. El riesgo de ahogamiento si el casco se inunda es menor que el riesgo de lesión grave causada por una compresión del casco o un barotrauma pulmonar si la válvula de recuperación se queda abierta y no hay suficiente flujo de gas de entrada para seguir el ritmo de la succión de escape. Una vez que se ha anulado el regulador de recuperación, el buzo purgará el agua del casco utilizando la válvula de purga o la válvula de flujo libre y, a partir de entonces, utilizará el casco en circuito abierto. [28]

El flujo de gas recuperado hacia el sistema de procesamiento superior generalmente pasará a través de un regulador de contrapresión en la campana y otro en la entrada al sistema de procesamiento. Estos garantizan que la presión de la línea en la manguera de recuperación esté aproximadamente 1 bar por debajo de la temperatura ambiente en el buzo y 2 bar por debajo de la temperatura ambiente del buzo en el umbilical de la campana. [26]

Reguladores del sistema de respiración incorporados

Buzos de la Armada prueban las máscaras de respiración incorporadas dentro de una cámara de recompresión
Vista lateral de la mascarilla BIBS sujeta por correas

Un sistema de respiración incorporado es una fuente de gas respirable instalada en un espacio confinado donde puede ser necesaria una alternativa al gas ambiental para un tratamiento médico, un uso de emergencia o para minimizar un peligro. Se encuentran en cámaras de buceo , cámaras de tratamiento hiperbárico [9] y submarinos [29] [30] .

El uso en cámaras de tratamiento hiperbárico es generalmente para suministrar un gas de tratamiento rico en oxígeno que, si se utiliza como atmósfera de la cámara, constituiría un peligro de incendio inaceptable . [31] [32] En esta aplicación, el gas de escape se ventila fuera de la cámara. [31] En las cámaras de buceo de saturación y la cámara de descompresión de superficie , la aplicación es similar, pero una función adicional es el suministro de gas respirable en caso de contaminación tóxica de la atmósfera de la cámara. [31] Esta función no requiere ventilación externa, pero normalmente se utiliza el mismo equipo para el suministro de gases enriquecidos con oxígeno, por lo que generalmente se ventilan al exterior. [ cita requerida ]

Se trata de sistemas que se utilizan para suministrar gas respirable a demanda en una cámara que se encuentra a una presión mayor que la presión ambiental fuera de la cámara. [31] La diferencia de presión entre la cámara y la presión ambiental externa permite expulsar el gas exhalado al ambiente externo, pero el flujo debe controlarse de modo que solo el gas exhalado se ventile a través del sistema y no drene el contenido de la cámara al exterior. Esto se logra utilizando una válvula de escape controlada que se abre cuando una ligera sobrepresión relativa a la presión de la cámara en el diafragma de escape mueve el mecanismo de la válvula contra un resorte. Cuando esta sobrepresión se disipa por el gas que fluye hacia afuera a través de la manguera de escape, el resorte devuelve esta válvula a la posición cerrada, cortando el flujo adicional y conservando la atmósfera de la cámara. Una diferencia de presión negativa o cero sobre el diafragma de escape lo mantendrá cerrado. El diafragma de escape está expuesto a la presión de la cámara en un lado y a la presión del gas exhalado en la máscara oronasal en el otro lado. Esta es una forma de regulador de contrapresión. El suministro de gas para inhalación se realiza a través de una válvula de demanda que funciona según los mismos principios que una válvula de demanda de segunda etapa de buceo normal. Como en cualquier otro aparato respiratorio, el espacio muerto debe limitarse para minimizar la acumulación de dióxido de carbono en la máscara. [ cita requerida ]

Los reguladores BIBS para cámaras hiperbáricas tienen un sistema de dos etapas en el buzo similar a los cascos de recuperación, aunque para esta aplicación el regulador de salida vierte el gas exhalado a través de una manguera de salida a la atmósfera fuera de la cámara. En algunos casos, la succión de salida debe ser limitada y puede requerirse un regulador de contrapresión adicional , un dispositivo que mantiene una presión específica aguas arriba de sí mismo. Este suele ser el caso para el uso en un sistema de saturación. El uso para terapia de oxígeno y descompresión de superficie con oxígeno generalmente no necesitaría un regulador de contrapresión ya que la presión de la cámara es relativamente baja. [33] Cuando se utiliza un BIBS con ventilación externa a baja presión de la cámara, puede ser necesaria una asistencia de vacío para mantener baja la contrapresión de exhalación para proporcionar un trabajo respiratorio aceptable . [31]

La principal aplicación de este tipo de BIBS es el suministro de gas respirable con una composición diferente a la atmósfera de la cámara a los ocupantes de una cámara hiperbárica donde la atmósfera de la cámara está controlada y la contaminación por el gas BIBS sería un problema. [31] Esto es común en la descompresión terapéutica y la terapia de oxígeno hiperbárico, donde una presión parcial más alta de oxígeno en la cámara constituiría un riesgo de incendio inaceptable y requeriría una ventilación frecuente de la cámara para mantener la presión parcial dentro de límites aceptables. La ventilación frecuente es ruidosa y costosa, pero se puede utilizar en una emergencia. [32]

Mal funcionamiento y modos de fallo

Existen varias formas en las que un regulador de buceo puede funcionar mal. En esta sección, generalmente, se hará referencia a los fallos de funcionamiento de los reguladores en el entorno submarino, pero los reguladores de gas suministrados desde la superficie también pueden funcionar mal. La mayoría de los fallos de funcionamiento de los reguladores se deben a un suministro inadecuado de gas respirable o a una fuga de agua en el suministro de gas. Existen dos modos principales de fallo del suministro de gas: el modo en el que el regulador interrumpe el suministro, lo que es extremadamente raro, y el modo de flujo libre, en el que el suministro no se detiene y puede agotar rápidamente el suministro de un equipo de buceo. [10]

Bloqueo del filtro de entrada

La entrada a la válvula del cilindro puede estar protegida por un filtro sinterizado, y la entrada a la primera etapa suele estar protegida por un filtro, tanto para evitar que los productos de corrosión u otros contaminantes del cilindro entren en los pequeños huecos de tolerancia de las piezas móviles de la primera y la segunda etapa y las atasquen, ya sea abiertas o cerradas. Si entra suficiente suciedad en estos filtros, ellos mismos pueden bloquearse lo suficiente como para reducir el rendimiento, pero es poco probable que resulten en una falla catastrófica total o repentina. Los filtros de bronce sinterizado también pueden obstruirse gradualmente con productos de corrosión si se mojan con agua de mar. El bloqueo del filtro de entrada se hará más notorio a medida que baje la presión del cilindro. Estos filtros son reemplazables por un técnico de servicio y, a menudo, se reemplazan de manera rutinaria durante el servicio anual. [34]

Válvulas atascadas

Las partes móviles de la primera y segunda etapa tienen tolerancias finas en algunos lugares, y algunos diseños son más susceptibles a los contaminantes que causan fricción entre las partes móviles. Esto puede aumentar la presión de agrietamiento, reducir el caudal, aumentar el trabajo respiratorio o inducir el flujo libre, según las partes afectadas. Estos problemas generalmente requieren que se desarme y limpie el regulador, generalmente utilizando una solución de decapado calentada en un baño ultrasónico , se enjuague, se seque, se lubrique, se vuelva a ensamblar y se vuelva a calibrar.

Flujo libre

Cualquiera de las etapas puede quedarse atascada en la posición abierta, lo que provoca un flujo continuo de gas desde el regulador, conocido como flujo libre. Esto puede deberse a diversas causas, algunas de las cuales se pueden solucionar fácilmente, otras no. Entre las posibles causas se incluyen caerse al agua o salirse de la boca con la boquilla hacia arriba cuando se configura en la sensibilidad máxima, un ajuste incorrecto de la presión entre etapas, una tensión incorrecta del resorte de la válvula de la segunda etapa, un asiento de válvula dañado o atascado, un asiento de válvula dañado, una congelación de la válvula, un ajuste incorrecto de la sensibilidad en la superficie y, en las segundas etapas servoasistidas del Poseidon, una presión entre etapas baja. La acción correctiva puede ser simplemente ajustar la sensibilidad hacia abajo cuando no se está respirando a través de ella; de lo contrario, generalmente incluye probar la presión entre etapas, ajustarla a las especificaciones y ajustar la presión de apertura al valor especificado. Si esto falla, generalmente es necesario desmontar y reparar el regulador y reemplazar las piezas desgastadas o dañadas. [34]

Aumento de presión intermedia

Se trata de una fuga lenta de la válvula de la primera etapa. El efecto es que la presión entre etapas aumenta hasta que se inhala nuevamente o la presión ejerce más fuerza sobre la válvula de la segunda etapa de la que puede resistir el resorte, y la válvula se abre brevemente, a menudo con un sonido de estallido, para aliviar la presión. La frecuencia del estallido de alivio de presión depende del flujo en la segunda etapa, la contrapresión, la tensión del resorte de la segunda etapa y la magnitud de la fuga. Puede variar desde estallidos fuertes ocasionales hasta un silbido constante. Bajo el agua, la segunda etapa puede verse amortiguada por el agua y los estallidos fuertes pueden convertirse en un flujo intermitente o constante de burbujas. Por lo general, no se trata de un modo de falla catastrófico, pero se debe reparar ya que empeorará y desperdiciará gas. En los reguladores de válvulas de entrada o reguladores con una válvula de aislamiento en la segunda etapa, como la válvula de rescate en un casco o máscara facial completa con suministro de superficie, esta función de válvula de alivio de la segunda etapa puede no estar disponible, y es necesaria una válvula de alivio de presión en la primera etapa para evitar que la presión en la manguera aumente hasta que reviente. [34] Las causas de dicha fuga incluyen un sello de junta tórica deficiente entre el asiento de la válvula y el cuerpo del regulador, o entre el vástago de la válvula y el cuerpo del regulador, que se soluciona fácilmente reemplazando la junta tórica, suciedad en la superficie de sellado entre la corona de la válvula y el asiento, daño o desgaste excesivo en la superficie de sellado del asiento y grietas en el cuerpo del asiento. El asiento suele ser de plástico duro y suele ser reemplazable. La corona de la válvula puede ser una parte integral del cuerpo de la válvula o una parte reemplazable, generalmente de metal. [4] [19]

Congelación del regulador

El congelamiento del regulador es un mal funcionamiento de un regulador de buceo en el que la formación de hielo en una o ambas etapas hace que el regulador funcione incorrectamente. Son posibles varios tipos de mal funcionamiento, incluido el atasco de las válvulas de la primera o segunda etapa en cualquier posición, desde cerradas hasta, con más frecuencia, completamente abiertas, lo que puede producir un flujo libre capaz de vaciar el cilindro de buceo en minutos, la formación de hielo en la abertura de la válvula de escape que causa fugas de agua en la boquilla y el desprendimiento de fragmentos de hielo en el aire de inhalación, que puede ser inhalado por el buceador, lo que posiblemente cause laringoespasmo . [35]

Cuando el aire se expande durante la reducción de presión en un regulador, la temperatura baja y el calor se absorbe del entorno. [36] Es bien sabido que en aguas más frías que 10 °C (50 °F) el uso de un regulador para inflar una bolsa elevadora , o para purgar un regulador bajo el agua durante unos pocos segundos, hará que muchos reguladores comiencen a fluir libremente y no se detendrán hasta que se detenga el suministro de aire al regulador. Algunos buceadores de agua fría instalan válvulas de cierre de tipo lanzadera (operación deslizante) en cada regulador de segunda etapa de modo que si la segunda etapa se congela abierta, el aire de baja presión se puede cortar a la segunda etapa congelada, lo que les permite cambiar a la segunda etapa alternativa y abortar la inmersión. [35]

El efecto más conocido de la congelación del regulador es cuando la válvula de demanda de la segunda etapa comienza a fluir libremente debido a la formación de hielo alrededor del mecanismo de la válvula de entrada que evita que la válvula se cierre después de la inhalación. Además del problema del flujo libre debido a la formación de hielo en la segunda etapa, un problema menos conocido es la formación de hielo libre, donde el hielo se forma y se acumula dentro de la segunda etapa pero no hace que el regulador fluya libremente, y el buceador puede no darse cuenta de que el hielo está allí. Esta acumulación de hielo libre dentro de la segunda etapa puede desprenderse en forma de una astilla o trozo y representar un peligro de asfixia significativo porque el hielo puede inhalarse. Esto puede ser un problema particular con los reguladores que tienen superficies internas que desprenden hielo y están recubiertas de teflón , lo que permite que el hielo se desprenda de las superficies internas y ayuda a evitar que el regulador fluya libremente al limpiar el hielo. Esto puede ser útil para mantener el mecanismo de la válvula de demanda libre para moverse, pero el hielo aún se forma en el regulador y tiene que ir a alguna parte cuando se desprende. Si se inhala, un trozo de hielo puede causar laringoespasmo o un ataque de tos grave. [35]

En la mayoría de los reguladores de buceo de segunda etapa, se forma hielo y se acumula en los componentes internos, como la palanca de accionamiento de la válvula, el tubo de la carcasa de la válvula y el asiento de la válvula de entrada; el espacio entre la palanca y el punto de apoyo se reduce y, finalmente, se llena con la acumulación de hielo que se forma, lo que impide que la entrada se cierre por completo durante la exhalación. Una vez que la válvula comienza a tener fugas, los componentes de la segunda etapa se enfrían aún más debido al efecto de enfriamiento del flujo continuo, lo que crea más hielo y un flujo libre aún mayor. Con algunos reguladores, el efecto de refrigeración es tan grande que el agua alrededor de la válvula de escape se congela, lo que reduce el flujo de escape y aumenta el esfuerzo de exhalación y produce presión positiva en el cuerpo de la válvula, lo que dificulta la exhalación a través del regulador. Esto puede hacer que el buceador afloje el agarre de la boquilla y exhale alrededor de ella. [35]

En algunos reguladores, una vez que el regulador comienza a fluir libremente, el flujo aumenta hasta alcanzar un flujo libre completo y suministra aire al buceador a temperaturas lo suficientemente frías como para congelar el tejido bucal en poco tiempo. El efecto aumenta con la profundidad y, cuanto más profundo se encuentre el buceador, más rápido se perderá el gas respirable. En algunas muertes en aguas frías, cuando se recupera el cuerpo del buceador ya no queda gas en el cilindro y el regulador se ha calentado y derretido el hielo, destruyendo la evidencia, lo que lleva a un hallazgo de muerte por ahogamiento debido a quedarse sin gas, pero sin la causa inicial del mal funcionamiento del regulador. [35]

Mecanismo de formación de hielo

Cuando el gas a alta presión pasa por la primera etapa del regulador, la caída de presión desde la presión del cilindro a la presión entre etapas provoca una caída de temperatura a medida que el gas se expande . Cuanto mayor sea la presión del cilindro, mayor será la caída de presión y más frío se volverá el gas en la manguera de baja presión hacia la segunda etapa. Un aumento en el flujo aumentará la cantidad de calor perdido y el gas se enfriará, ya que la transferencia de calor del agua circundante es limitada. Si la frecuencia respiratoria es baja a moderada (15 a 30 lpm), el riesgo de formación de hielo es menor. [35]

Los factores que influyen en la formación de hielo son: [35]

Si la presión del cilindro es de 2500 libras por pulgada cuadrada (170 bar) o más, y el flujo es lo suficientemente grande (50 a 62,5 lpm), a menudo se formará hielo dentro de la mayoría de los reguladores a demanda de segunda etapa, incluso en agua de 7,2 a 10 °C (45,0 a 50,0 °F). Una vez que la temperatura del agua cae por debajo de 4,4 °C (39,9 °F), la posibilidad de desarrollar hielo en la segunda etapa se convierte en un riesgo significativo y debe considerarse antes de comenzar un ejercicio intenso, llenar un chaleco compensador o cualquier otra actividad que requiera un flujo de aire sustancial. En agua de 7,2 a 10 °C (45,0 a 50,0 °F), la mayoría de los reguladores se congelarán si el buceador purga agresivamente el regulador a demanda durante solo 5 a 10 segundos para llenar una pequeña bolsa elevadora. Por esta razón, una regla importante en el buceo en aguas frías es nunca dejar fluir libremente el regulador intencionalmente. [35]

Una vez que la temperatura del agua cae por debajo de 3,3 °C (37,9 °F), no hay suficiente calor en el agua para recalentar los componentes de la segunda etapa que se enfrían con el gas frío de la primera etapa, y la mayoría de las segundas etapas comienzan a formar hielo. [35]

El aire frío entre etapas entra en la segunda etapa y se reduce a la presión ambiente, lo que la enfría aún más, por lo que enfría los componentes de la válvula de entrada de la segunda etapa muy por debajo del punto de congelación y, a medida que el buceador exhala, la humedad del aliento exhalado se condensa en los componentes fríos y se congela. El calor del agua circundante puede mantener los componentes del regulador de la segunda etapa lo suficientemente calientes como para evitar la acumulación de hielo. El aliento exhalado del buceador a una temperatura de entre 29 y 32 °C (84 y 90 °F) no tiene suficiente calor para compensar el efecto de enfriamiento del aire entrante en expansión una vez que la temperatura del agua está muy por debajo de los 4 °C (39 °F), y una vez que la temperatura del agua cae por debajo de los 4 °C (39 °F), no hay suficiente calor en el agua para recalentar los componentes del regulador lo suficientemente rápido como para evitar que la humedad en el aliento exhalado del buceador se congele si el buceador respira con dificultad. Es por eso que el límite de agua fría de la CE está en 4 °C (39 °F), que es el punto en el que muchos reguladores de buceo comienzan a retener hielo libre. [35]

Cuanto más tiempo se expande el gas a un ritmo elevado, más gas frío se produce y, para un ritmo de recalentamiento determinado, más fríos se ponen los componentes del regulador. Mantener los caudales elevados durante el menor tiempo posible minimizará la formación de hielo. [35]

Congelación de primera etapa

El aire del cilindro de buceo se somete a una reducción drástica de la presión (hasta 220 bar (3200 psi) desde un cilindro lleno de 230 bar (3300 psi) y 290 bar (4200 psi) desde un cilindro lleno de 300 bar (4400 psi) en la superficie) cuando pasa por la primera etapa del regulador. Esto reduce la temperatura del aire y el calor se absorbe de los componentes del regulador. Como estos componentes son en gran parte metálicos y, por lo tanto, buenos conductores de energía térmica, el cuerpo del regulador se enfriará rápidamente a una temperatura inferior a la del medio circundante. El gas que sale de la primera etapa siempre estará más frío que el agua una vez que el gas en el cilindro haya alcanzado la temperatura del agua, por lo que cuando se sumerge en agua durante una inmersión, el agua que rodea al regulador se enfría y, si esta agua ya está muy fría, puede congelarse. [37] [35]

Dos cosas pueden provocar la congelación en la primera etapa. La menos común es la congelación interna debido a la humedad excesiva en el gas. La mayoría de los sistemas de filtrado de compresores de aire respirable de alta presión proporcionan aire con un punto de rocío por debajo de los -40 °C (-40 °F). La congelación interna en la primera etapa puede ocurrir si el contenido de humedad es superior al punto de rocío debido a que los separadores del compresor de llenado y los medios filtrantes no reciben el mantenimiento adecuado.

La causa más común de congelamiento en la primera etapa es el congelamiento externo del agua circundante alrededor de la primera etapa. Esto puede ocurrir en agua que está por debajo de 4,4 °C (39,9 °F) si los caudales y las presiones de suministro del cilindro son altos. El agua más fría y los caudales altos aumentarán el riesgo de formación de hielo en la primera etapa. Los diseños de primera etapa más eficaces para agua fría tienen una gran superficie y buena conductividad térmica para permitir una transferencia de calor más rápida desde el agua circundante. A medida que el hielo se forma y se espesa en el exterior de la primera etapa, reduce aún más la transferencia térmica ya que el hielo es un mal conductor del calor, y en agua de 1,6 °C (34,9 °F) o más fría, puede que no haya suficiente calor para derretir el hielo en la primera etapa más rápido de lo que se forma para un caudal de 40 lpm o más. Una capa gruesa de hielo tardará algún tiempo en derretirse incluso después de que se haya detenido el flujo de gas, incluso si la primera etapa se deja en el agua. El congelamiento en la primera etapa puede ser un problema mayor en agua dulce porque el hielo de agua dulce es más difícil de derretir que el hielo de agua de mar. [35]

Si el agua en contacto directo con el mecanismo de transferencia de presión (diafragma o pistón y el resorte que equilibra la presión interna), o sobre los puertos de detección de un pistón de la primera etapa del regulador se congela, se pierde la retroalimentación de la presión ambiental y el mecanismo se bloqueará en la posición en la que se produce la congelación, que podría estar en cualquier lugar entre cerrado y completamente abierto, ya que el hielo evitará el movimiento necesario para controlar la presión aguas abajo. Dado que el enfriamiento tiene lugar durante el flujo a través del regulador, es común que la congelación se produzca cuando la válvula de la primera etapa está abierta, y esto congelará la válvula abierta, lo que permitirá un flujo continuo a través de la primera etapa. Esto hará que la presión entre etapas aumente hasta que la segunda etapa se abra para aliviar el exceso de presión y el regulador fluya libremente a una velocidad bastante constante, que podría ser un flujo libre masivo o insuficiente para proporcionar gas respirable para satisfacer la demanda. Si se cierra la segunda etapa, la válvula de alivio de presión en la primera etapa se abrirá, o estallará una manguera o un accesorio de baja presión. Todos estos efectos permitirán que el flujo a través de la primera etapa continúe, por lo que el enfriamiento continuará y esto mantendrá congelado el hielo que causa el problema. Para romper el ciclo es necesario detener el flujo de gas en la entrada o exponer el hielo a una fuente de calor capaz de derretirlo. Mientras se está bajo el agua, es poco probable encontrar una fuente de calor para descongelar el hielo y detener el flujo es la única opción. Claramente, el flujo se detendrá cuando la presión en el cilindro baje a la temperatura ambiente, pero esto no es deseable ya que significa la pérdida total del gas respirable. La otra opción es cerrar la válvula del cilindro, cortando la presión en la fuente. Una vez hecho esto, el hielo normalmente se derretirá a medida que el calor del agua circundante sea absorbido por el hielo ligeramente más frío, y una vez que el hielo se haya derretido, el regulador volverá a funcionar. [37] [35]

Esta congelación se puede evitar evitando que el agua entre en contacto directo con las partes móviles enfriadas del mecanismo regulador, [38] [39] [40] o aumentando el flujo de calor del entorno circundante para que no se produzca la congelación. [41] Ambas estrategias se utilizan en el diseño de reguladores. [35]

Los reguladores de buceo con capas de plástico en el exterior no son adecuados para su uso en agua fría. El aislamiento de la primera o la segunda etapa impide el recalentamiento del agua circundante y acelera la congelación. [35]

Los kits de aislamiento ambiental en la mayoría de las primeras etapas pueden ayudar hasta cierto punto, al menos durante la duración de las pruebas actuales del simulador de respiración CE. La congelación de una primera etapa suele tardar más que la de una segunda etapa. La mayoría de las primeras etapas pueden suministrar 62,5 lpm durante al menos cinco minutos a 1,6 °C (34,9 °F) a una profundidad de hasta 57 msw (190 fsw) sin congelarse, pero si la segunda etapa comienza un flujo libre a alta velocidad, la primera etapa generalmente se congelará rápidamente y perderá la retroalimentación de presión ambiental. [35]

Los reguladores de primera etapa sumergidos en agua a la misma temperatura, utilizando la misma presión de suministro, presión entre etapas y caudal, producirán la misma temperatura del gas de descarga, con una diferencia de 1 o 2 grados, dependiendo de la conductividad del cuerpo de la válvula. [35]

Temperatura del gas entre etapas

Con cada inhalación se produce una caída repentina de presión desde la presión del cilindro, que suele estar entre 230 y 50 bares, hasta una presión entre etapas que suele estar unos 8 bares por encima de la presión ambiental. Si la temperatura del agua es de entre 0 y 2 °C (32 y 36 °F) y la frecuencia respiratoria es alta, de 62,5 lpm, la temperatura entre etapas será de entre -27 y -28 °C (-17 y -18 °F), muy por debajo del punto de congelación del agua. Cuando el aire haya pasado por una manguera estándar de 700 a 800 milímetros (28 y 31 pulgadas) de largo hasta la segunda etapa, el aire solo se habrá calentado hasta unos -11 °C (12 °F), que todavía está por debajo del punto de congelación. Habrá un enfriamiento menor durante la expansión a través de la segunda etapa. [35]

El aire y los componentes refrigerados de la segunda etapa estarán lo suficientemente fríos como para congelar la humedad del aire exhalado, lo que puede formar una capa de hielo en el interior de la segunda etapa. Las presiones más altas en los cilindros producirán aire más frío durante la expansión de la primera etapa. Una purga de tres a cinco segundos de un cilindro de 200 bar en agua a una temperatura de entre 0 y 2 °C (32 y 36 °F) puede provocar una temperatura inferior a -31 °C (-24 °F) en la primera etapa y a -20 °C (-4 °F) en la entrada de la segunda etapa. [35]

En aguas de 10 °C (50 °F) o menos, una presión del cilindro de 170 bares (2500 psi) y una respiración a un ritmo de 50 lpm o más, la temperatura del aire que entra en la segunda etapa puede estar muy por debajo del punto de congelación, y cuanto mayor sea la presión del cilindro, más frío se pondrá el aire. [35] En agua más fría que 4,4 °C (39,9 °F), la posibilidad de formación y acumulación de hielo en la segunda etapa aumenta considerablemente, en particular si la frecuencia respiratoria supera los 50 lpm. Un flujo libre causado por la congelación a menudo aumentará en intensidad hasta que el regulador esté descargando una gran cantidad de aire, lo que aumenta el esfuerzo de exhalación y dificulta mucho la respiración. El flujo de masa de aire aumenta con la profundidad y el esfuerzo, y las temperaturas disminuyen en consecuencia. Una manguera entre etapas más larga permitirá un recalentamiento ligeramente mayor del gas entre etapas antes de que llegue a la válvula de la segunda etapa, aunque el recalentamiento no es del todo proporcional a la longitud de la manguera, y el material de la manguera no es un conductor de calor particularmente bueno. [35]

La temperatura del aire sobre el hielo puede ser considerablemente más fría que la del agua debajo del hielo, y el calor específico del aire es mucho menor que el del agua. Como consecuencia, hay menos calentamiento del cuerpo del regulador y del gas entre etapas cuando está fuera del agua, y es posible que se produzca un enfriamiento adicional. Esto aumenta el riesgo de formación de hielo en la segunda etapa, y el gas en el cilindro puede enfriarse lo suficiente como para que se produzca condensación de la humedad residual durante la expansión de la primera etapa, ya que el gas en expansión puede enfriarse por debajo del punto de rocío de -50 °C (-58 °F) especificado para el gas respirable a alta presión, lo que podría causar la formación de hielo interno en la primera etapa. Esto se puede evitar restringiendo al mínimo la respiración del equipo en el aire frío. [42]

Congelación de segunda etapa

Un efecto similar ocurre con la segunda etapa. El aire que ya se ha expandido y enfriado a través de la primera etapa se expande nuevamente y se enfría aún más en la válvula de demanda de la segunda etapa. Esto enfría los componentes de la segunda etapa y el agua en contacto con ellos puede congelarse. Los componentes metálicos alrededor de las partes móviles del mecanismo de la válvula permiten la transferencia de calor desde el agua circundante ligeramente más caliente y desde el aire exhalado por el buceador, que es considerablemente más cálido que el entorno. [37]

La congelación de segunda etapa puede desarrollarse rápidamente a partir de la humedad del aire exhalado, por lo que los reguladores que evitan o reducen el contacto del aire exhalado del buceador con los componentes más fríos y el área por donde ingresa el gas frío generalmente acumularán menos hielo en los componentes críticos. Las cualidades de transferencia de calor de los materiales también pueden influir significativamente en la formación de hielo y el riesgo de congelación. Los reguladores con válvulas de escape que no sellan bien formarán hielo rápidamente a medida que el agua ambiente se filtre hacia la carcasa. Todas las segundas etapas pueden desarrollar hielo cuando la temperatura promedio del gas de entrada es inferior a -4 °C (25 °F) y esto puede suceder en temperaturas del agua de hasta 10 °C (50 °F). El hielo que se forma puede o no causar un flujo libre, pero cualquier hielo dentro de la carcasa del regulador puede presentar un peligro de inhalación. [35]

También es probable que se produzca una congelación de la segunda etapa con la válvula abierta, lo que provoca un flujo libre que puede precipitar una congelación de la primera etapa si no se detiene inmediatamente. Si se puede detener el flujo a través de la segunda etapa congelada antes de que se congele la primera etapa, se puede detener el proceso. Esto puede ser posible si la segunda etapa está equipada con una válvula de cierre, pero si se hace esto, la primera etapa debe estar equipada con una válvula de sobrepresión, ya que cerrar el suministro a la segunda etapa desactiva su función secundaria como válvula de sobrepresión. [37]

Las segundas etapas de metal y plástico se enfrían por igual, pero difieren en la velocidad con la que se enfrían. Las carcasas de metal conducen el calor más rápido, por lo que se enfrían más rápido, pero también se calientan más rápido que las molduras de plástico, y los componentes de plástico pueden aislar los componentes metálicos en el interior, lo que reduce la velocidad de recalentamiento por el agua. Los componentes de metal pueden ser un problema mayor fuera del agua en aire muy frío, ya que absorberán el calor de cualquier parte del cuerpo con la que entren en contacto más rápido que el plástico o la goma. [35]

Equipo de respiración con suministro de superficie

En la mayoría de los casos, los cascos con suministro desde la superficie y las válvulas de demanda de las máscaras faciales completas no se enfrían lo suficiente como para desarrollar hielo porque el umbilical funciona como un intercambiador de calor y calienta el aire hasta la temperatura del agua. [35] Si el buzo con suministro desde la superficie se retira al suministro de gas de emergencia para buceo, entonces los problemas son idénticos a los del buceo, aunque el bloque de gas de metal y los conductos de gas de tubo doblado antes de la segunda etapa proporcionarán cierto calentamiento del gas entre etapas más allá de lo que un equipo de buceo normalmente proporcionaría.

Al bucear en aguas con temperaturas entre 7 y 10 °C (45 y 50 °F), el aire que llega a la segunda etapa puede estar fácilmente en el rango de -20 a -10 °C (-4 a 14 °F), mientras que el aire suministrado desde la superficie estará a casi la misma temperatura que el agua, que en el peor de los casos estaría justo por debajo del punto de congelación, pero aún lo suficientemente caliente como para que el aliento exhalado por el buceador impida la formación de hielo. [35] Si las temperaturas del aire de la superficie están muy por debajo del punto de congelación (por debajo de -4 °C (25 °F)), la humedad excesiva del tanque de volumen puede congelarse y formar gránulos de hielo que luego pueden viajar por el umbilical y terminar en la entrada del casco, bloqueando el aire hacia la válvula de demanda, ya sea como una reducción en el flujo o un bloqueo completo si los gránulos se acumulan y forman un tapón. La formación de hielo en un sistema suministrado desde la superficie se puede prevenir mediante el uso de un sistema eficaz de separación de humedad y el drenaje regular del condensado. También se pueden utilizar filtros desecantes. El uso de gas de alta presión para el suministro a la superficie no suele ser un problema, ya que los compresores de alta presión utilizan un sistema de filtrado que seca el aire lo suficiente para mantener el punto de rocío por debajo de los -40 °C (-40 °F). También será de ayuda mantener la sección de la superficie del umbilical expuesta al aire frío el menor tiempo posible. La parte que está en el agua normalmente no está lo suficientemente fría como para ser un problema. [35]

Factores que aumentan el riesgo de congelamiento del regulador

Precauciones para reducir el riesgo de congelamiento del regulador

  • No respire con el regulador hasta que esté bajo el agua. Al probar el regulador antes de la inmersión, inhale solamente, evite exhalar a través del regulador ya que la humedad del aliento se congelará en la válvula de demanda. [43]

Mitigación

Kirby Morgan ha desarrollado un intercambiador de calor de tubo de acero inoxidable ("Intercambiador térmico") para calentar el gas del regulador de primera etapa y reducir el riesgo de congelamiento del regulador de buceo de segunda etapa al bucear en agua extremadamente fría a temperaturas de hasta -2,2 °C (28,0 °F). [35] La longitud y la conductividad térmica relativamente buena del tubo, y la masa térmica del bloque permiten que el calor del agua sea suficiente para calentar el aire a uno o dos grados del agua circundante. [35]

Procedimientos para gestionar un congelamiento del regulador

El protocolo para un congelamiento del regulador a menudo incluye la interrupción de la inmersión. [43]

Fugas de gas

Las fugas de gas pueden ser causadas por mangueras rotas o con fugas, juntas tóricas defectuosas, juntas tóricas reventadas, particularmente en conectores de yugo, conexiones sueltas y varias de las fallas enumeradas anteriormente. Las mangueras de inflado de baja presión pueden no conectarse correctamente o la válvula antirretorno puede tener fugas. Una manguera de baja presión rota generalmente perderá gas más rápido que una manguera de alta presión rota, ya que las mangueras de alta presión generalmente tienen un orificio de restricción de flujo en el accesorio que se enrosca en el puerto, [4] : 185  ya que el manómetro sumergible no necesita un flujo alto, y es menos probable que un aumento de presión más lento en la manguera del manómetro sobrecargue el manómetro, mientras que la manguera a una segunda etapa debe proporcionar un alto caudal máximo para minimizar el trabajo respiratorio. [34] Una falla de junta tórica relativamente común ocurre cuando el sello de la abrazadera del yugo se extruye debido a una fuerza de abrazadera insuficiente o una deformación elástica de la abrazadera por el impacto con el medio ambiente. Esto puede causar desde una fuga leve hasta una catastrófica, y puede empeorar con el tiempo.

Respiración húmeda

La respiración húmeda se produce cuando el agua entra en el regulador y compromete la comodidad y la seguridad de la respiración. El agua puede filtrarse en el cuerpo de la segunda etapa a través de piezas blandas dañadas, como boquillas rotas, válvulas de escape dañadas y diafragmas perforados, a través de carcasas agrietadas o a través de válvulas de escape sucias o mal selladas. La mayoría de las causas de la respiración húmeda se solucionan reemplazando o colocando correctamente los componentes responsables o eliminando los residuos y limpiando la válvula de escape y el puerto. [34]

Trabajo respiratorio excesivo

Un alto trabajo respiratorio puede ser causado por una alta resistencia a la inhalación, alta resistencia a la exhalación o ambas. Una alta resistencia a la inhalación puede ser causada por una alta presión de agrietamiento, baja presión entre etapas, fricción en las partes móviles de la válvula de la segunda etapa, carga excesiva del resorte o un diseño de válvula subóptimo. Por lo general, se puede mejorar mediante mantenimiento y ajuste, pero algunos reguladores no pueden proporcionar un alto flujo a grandes profundidades sin un alto trabajo respiratorio. Una alta resistencia a la exhalación generalmente se debe a un problema con las válvulas de escape, que pueden atascarse, endurecerse debido al deterioro de los materiales o pueden tener un área de paso de flujo insuficiente para el servicio. [34] El trabajo respiratorio aumenta con la densidad del gas y, por lo tanto, con la profundidad. El trabajo respiratorio total para el buceador es una combinación de trabajo respiratorio fisiológico y trabajo respiratorio mecánico. Es posible que esta combinación exceda la capacidad del buceador, que puede asfixiarse debido a la toxicidad del dióxido de carbono . [44] [45]

Estremecimiento, temblores y gemidos

Esto es causado por un flujo irregular e inestable desde la segunda etapa. Puede ser causado por una retroalimentación inestable entre el caudal en el cuerpo de la segunda etapa y la deflexión del diafragma que abre la válvula, que no es suficiente para provocar un flujo libre, pero sí suficiente para hacer que el sistema se mueva . Es más común en reguladores de alto rendimiento que están ajustados para un flujo máximo y un trabajo respiratorio mínimo, particularmente fuera del agua, y a menudo se reduce o resuelve cuando el regulador está sumergido y el agua ambiente amortigua el movimiento del diafragma y otras partes móviles. La desensibilización de la segunda etapa cerrando los venturi ayuda o aumenta la presión del resorte de la válvula a menudo detiene este problema. El temblor también puede ser causado por una fricción excesiva pero irregular de las partes móviles de la válvula. [34]

Daños físicos a la carcasa o componentes.

Daños como carcasas agrietadas, boquillas rotas o desprendidas, carenados de escape dañados, pueden causar problemas de flujo de gas o fugas, o pueden hacer que el regulador sea incómodo de usar o difícil de respirar. [4]

El uso de un regulador contaminado o no compatible con gas con alta fracción de oxígeno a alta presión puede provocar una ignición interna, que puede simplemente destruir un sello u otro componente menor, o quemar una parte importante del equipo y sus alrededores. [46]

Servicio y reparación

La mayoría de los reguladores son mecanismos bastante simples y robustos, y muchos no requieren herramientas especiales para su mantenimiento, pero para el suministro de gas respirable son equipos de soporte vital, y generalmente existen implicaciones legales por trabajar en los componentes funcionales para un cliente, por lo que, si bien en la mayoría de los lugares sería aceptable reparar el propio equipo de soporte vital, generalmente se espera que un técnico de servicio esté certificado como competente para trabajar en un regulador para un cliente. [4]

Véase también

Referencias

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