El buceo de saturación es bucear durante períodos de tiempo suficiente para equilibrar todos los tejidos con las presiones parciales de los componentes inertes del gas respirable utilizado. Es un modo de buceo que reduce el número de descompresiones que deben realizar los buzos que trabajan a grandes profundidades, descomprimiéndolos solo una vez al final de la operación de buceo, lo que puede durar de días a semanas, manteniéndolos 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 causar enfermedad por descompresión ("las curvas") si se le permite salir de la solución dentro de los tejidos del cuerpo. ; por lo tanto, regresar a la superficie de manera 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 esto haciendo que los buzos permanezcan en ese estado de saturación. Cuando no están en el agua, los buzos viven en un ambiente sellado que mantiene su estado presurizado; Este puede ser un hábitat submarino a presión ambiental o un sistema de saturación en la superficie, con transferencia hacia y desde las viviendas presurizadas a la profundidad equivalente bajo el agua a través de una campana de buceo cerrada y presurizada . Esto puede mantenerse hasta por varias semanas, y los buzos se descomprimen a la presión de la superficie solo una vez, al final de su período de servicio. Al limitar el número de descompresiones de esta manera y utilizar un programa de descompresión conservador , el riesgo de enfermedad por descompresión se reduce significativamente y se minimiza el tiempo total dedicado a la descompresión. Los buzos de saturación normalmente respiran una mezcla de helio y oxígeno para prevenir la narcosis por nitrógeno y limitar el trabajo respiratorio , pero a poca profundidad el buceo de saturación se ha realizado 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 3300 buzos comerciales empleados en los Estados Unidos en 2015, [3] 336 eran buceadores de saturación. [4] Se requiere capacitación 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 consistentemente correcto por parte de todos los miembros. de un equipo de buceo extendido. La combinación de requisitos de personal calificado relativamente grandes, ingeniería compleja y equipo pesado y voluminoso necesarios 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 sí es posible. aplicada, generalmente es más viable económicamente que otras opciones, si es que 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 dejando a Nohl con un caso leve de enfermedad por descompresión que se resolvió con recompresión. [5]
Albert R. Behnke propuso en 1942 la idea de exponer a los seres humanos a presiones ambientales elevadas el tiempo suficiente para que la sangre y los tejidos se saturaran con gases inertes. [6] [7] En 1957, George F. Bond inició el proyecto Génesis en la Universidad Naval. Laboratorio de Investigación Médica Submarina que demuestra que los humanos pueden, de hecho, soportar una exposición prolongada a diferentes gases respirables y mayores presiones ambientales. [6] [8] Una vez que se alcanza la saturación, la cantidad de tiempo necesario para la descompresión depende de la profundidad y los gases respirados. Este fue el comienzo del buceo de saturación y del Programa Hombre en el Mar de la Marina de los EE. UU. [9] Westinghouse realizó las primeras inmersiones de saturación comerciales en 1965 para reemplazar los estantes de basura defectuosos a 200 pies (61 m) en la presa Smith Mountain . [5]
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 , encontró problemas ya que uno de los voluntarios experimentó alucinaciones eufóricas e hipomanía . [10]
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 vio confirmado cuando la plataforma Gulf Tide chocó contra el embalse de Ekofisk en 1969 y en 1971 la petrolera Shell encontró el yacimiento petrolífero de Brent entre Noruega y las Shetland. Desde ese momento hasta la década de 1990, la industria desarrolló procedimientos y equipos para el buceo de saturación, pasando de ser pioneros y experimentales, con un historial de seguridad algo dudoso, a una industria madura con una seguridad y salud ocupacional enormemente mejorada. [11]
Cuando comenzaron las perforaciones en el Mar del Norte, había poca infraestructura de apoyo al buceo en Europa, y los altos salarios atrajeron a buzos 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 Armada de EE. UU. , en ese momento el principal conjunto de procedimientos de buceo en alta mar. Había dinero disponible para investigación y desarrollo, y la Comunidad Económica Europea apoyaba nuevos desarrollos técnicos . Un desafío importante fue desarrollar prácticas de buceo de saturación adecuadas para el rango de profundidad común del Mar del Norte de 100 a 180 m. [11]
Durante las primeras etapas de perforación, la mayor parte del trabajo de buceo fue por períodos relativamente cortos y generalmente 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 largas, y se desarrollaron procedimientos de buceo de saturación para adaptarlos. En 1982, se hizo necesaria una gran cantidad de trabajos de mantenimiento a poca profundidad, lo que provocó más buceo con aire para dar servicio a las plataformas. En 2017, alrededor del 80% del buceo en el Mar del Norte se realizaba con saturación de heliox y el otro 20% con aire poco profundo. [11]
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 límites, lo que permite a los buzos un rango de profundidades de trabajo, y si se requiere trabajo más allá del rango de excursión, los buzos se pueden comprimir o descomprimir en el almacenamiento para adaptarse a los cambios. rango de profundidad. La Unidad de Buceo Experimental de la Armada de los Estados Unidos realizó más trabajos en 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. [11] Estas tablas utilizaban 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 ésta disminuía, con una parada de 6 horas a partir de la medianoche y una parada de dos horas. parada de una hora a partir de las 14:00 y un límite de fracción de gas del 22% para la última parte de la ascensión para reducir el riesgo de incendio. Las tablas permitieron que la descompresión comenzara inmediatamente después del regreso de una inmersión, siempre que no hubiera habido una excursión hacia arriba, ya que se descubrió que esto aumentaba el riesgo de desarrollo de burbujas. [11]
Al mismo tiempo, el contratista de buceo comercial Compagnie marine 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 P O 2 . Se utilizó descompresión continua sin paradas nocturnas y se permitieron excursiones. Con el tiempo, estos se revisaron para utilizar una P O 2 más baja y velocidades de ascenso más lentas, particularmente a profundidades menores. Se pensaba que las tablas en competencia se utilizaban para obtener una ventaja competitiva, por lo que en 1988 la Dirección Noruega del Petróleo organizó una conferencia sobre seguridad en la descompresión por saturación bajo la dirección de Val Hempleman , [11] y en 1990 una conferencia para armonizar las tablas de saturación que se utilizarían en el Mar del Norte. en el sector noruego utilizando aportaciones de cinco contratistas. En 1999 se publicó la norma NORSOK U100, que fue un compromiso utilizando aspectos de varias de las tablas, pero que ha demostrado ser suficientemente conservadora y tiene un buen historial de seguridad. [11]
En la década de 1980, la Royal Navy 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 redujo el tiempo de descompresión en un pequeño porcentaje. [12]
La descompresión de la saturación en los yacimientos petrolíferos de Brasil tomó una ruta ligeramente diferente y originalmente se basó en tablas de la empresa, hasta que Brasil produjo su propia legislación en 1988, similar a la del Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido . En 2004, la legislación revisada se aproximaba más a los procedimientos del COMEX. [11]
En 2017, el sistema se había instalado en una cámara de P O 2 de 0,5 bar mientras tenía una profundidad superior a 15 msw, y se había limitado a entre un 22 y un 23 % al final de la descompresión para limitar el riesgo de incendio. [11]
El buceo de saturación tiene aplicaciones en el buceo científico y el buceo comercial en alta mar. [13]
El buceo comercial en alta mar, a veces abreviado simplemente como buceo en alta mar, es una rama del buceo comercial , en el 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 Norte Mar 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 petrolíferas y la construcción de estructuras submarinas. En este contexto, " offshore " 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 buceador al tiempo que reduce el riesgo de enfermedad por descompresión. [2] El buceo con aire orientado a la superficie es más habitual en aguas menos profundas.
Los hábitats submarinos son estructuras submarinas en las que las personas pueden vivir durante períodos prolongados y realizar la mayoría de las funciones humanas básicas de un día de 24 horas, como trabajar, descansar, comer, cuidar la higiene personal y dormir. En este contexto, " hábitat " se utiliza generalmente en un sentido estricto para referirse al interior y exterior inmediato de la estructura y sus accesorios, pero no al entorno marino circundante . 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 entreguen mediante tuberías o se generen dentro del hábitat, en lugar de entregarse manualmente. [14]
Un hábitat submarino tiene que satisfacer las necesidades de la fisiología humana y proporcionar unas condiciones ambientales adecuadas , y la más crítica es respirar aire de calidad adecuada. Otros 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 y submarinos sumergibles y las naves espaciales .
Desde principios de la década de 1960 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 recreación y turismo . [ cita necesaria ] 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 de ecosistemas marinos. El acceso hacia y desde el exterior es generalmente vertical a través de un agujero en el fondo de la estructura llamado piscina lunar . El hábitat puede incluir una cámara de descompresión, o el traslado del personal a la superficie puede realizarse a través de una campana de buceo cerrada.
El trabajo de buceo de saturación en apoyo de las industrias de petróleo y gas costa afuera suele realizarse por contrato. [15]
La enfermedad por descompresión (EDC) es una condición potencialmente fatal causada por burbujas de gas inerte, que pueden ocurrir 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 deben 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 buzos pasan más de unos pocos minutos en estas profundidades. Cuanto más tiempo permanecen los buzos en profundidad, más gas inerte es absorbido por los tejidos corporales y el tiempo necesario para la descompresión aumenta rápidamente. [16] Esto presenta un problema para las operaciones que requieren que los buzos trabajen durante períodos prolongados en profundidad, ya que el tiempo dedicado a la descompresión puede exceder el tiempo dedicado a realizar un trabajo útil por un amplio margen. Sin embargo, después de aproximadamente 72 horas bajo cualquier presión determinada, dependiendo del modelo de inyección utilizado, los cuerpos de los buzos 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 esto al proporcionar un medio para que los buceadores permanezcan bajo 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 de menor riesgo que realizar varias inmersiones cortas, cada una de las cuales requiere un tiempo de descompresión prolongado. Al hacer que la descompresión única sea más lenta y prolongada, en las condiciones controladas y la relativa comodidad del hábitat de saturación o cámara de descompresión, se reduce aún más el riesgo de enfermedad por descompresión durante la exposición única. [2]
El síndrome nervioso de alta presión (HPNS) es un trastorno neurológico y fisiológico del buceo que se produce cuando un buzo desciende por debajo de unos 500 pies (150 m) mientras respira una mezcla de helio y oxígeno. Los efectos dependen de la velocidad de descenso y de la profundidad. [17] HPNS es un factor limitante en el futuro buceo profundo. [18] El HPNS se puede reducir utilizando un pequeño porcentaje de nitrógeno en la mezcla de gases. [18]
La artralgia por compresión es un dolor profundo en las articulaciones causado por la exposición a una alta presión ambiental a una tasa de compresión relativamente alta, que experimentan los buceadores submarinos . El dolor puede aparecer en las rodillas, hombros, dedos, espalda, caderas, cuello o costillas, y puede tener un inicio repentino e intenso y puede ir acompañado de una sensación de aspereza en las articulaciones. [19] El inicio ocurre comúnmente alrededor de 60 msw (metros de agua de mar) y los síntomas varían 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 una compresión lenta puede producir síntomas. El uso de trimix puede reducir los síntomas. [20] Puede ocurrir una mejoría espontánea con el tiempo en profundidad, pero esto es impredecible y el dolor puede persistir durante 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 al disminuir 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 hacia abajo. [19]
El buceo de saturación (o más precisamente, la exposición prolongada a alta presión) se asocia con necrosis ósea aséptica , aunque aún no se sabe si todos los buceadores se ven afectados o sólo los especialmente sensibles. Las articulaciones son las más vulnerables a la osteonecrosis . La conexión entre la exposición a alta presión, el procedimiento de descompresión y la osteonecrosis no se comprende completamente. [21] [22] [23]
Se desarrolló una mezcla de gases respirables de oxígeno, helio e hidrógeno para su uso en profundidades extremas para reducir los efectos de la alta presión en el sistema nervioso central. Entre 1978 y 1984, un equipo de buzos de la Universidad de Duke en Carolina del Norte llevó a cabo la serie Atlantis de inmersiones de prueba científicas profundas con cámara hiperbárica en tierra. [10] En 1981, durante una inmersión de prueba a una profundidad extrema a 686 metros (2251 pies), respiraron la mezcla convencional de oxígeno y helio con dificultad y sufrieron temblores y lapsos de memoria. [10] [24]
Una mezcla de gases de hidrógeno, helio y oxígeno ( hidreliox ) fue utilizada durante una inmersión de prueba científica similar en tierra por tres buzos involucrados en un experimento para la empresa francesa de buceo industrial en aguas profundas Comex SA en 1992. El 18 de noviembre de 1992, Comex decidió Detuve el experimento a un equivalente de 675 metros de agua de mar (msw) (2215 fsw) porque los buzos sufrían de insomnio y fatiga. Los tres buzos querían seguir adelante, pero la compañía decidió descomprimir la cámara a 650 msw (2133 fsw). El 20 de noviembre de 1992, el buzo de Comex Theo Mavrostomos recibió luz verde para continuar, pero pasó sólo dos horas a 701 msw (2300 fsw). Comex tenía previsto que los buzos permanecieran cuatro días y medio a esta profundidad y realizaran tareas. [24]
Tanto la toxicidad aguda como la crónica del oxígeno son riesgos importantes en el buceo de saturación. El gas respirable almacenado expone a los buzos a un nivel continuo de concentración de oxígeno durante períodos prolongados, del orden de un mes a la 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 es bien tolerado y permite desviaciones accidentales bastante grandes sin causar hipoxia. Esto puede aumentar durante la descompresión, pero como la descompresión puede tardar más de una semana, el aumento tolerable con seguridad es limitado y, a presiones más bajas, la presión parcial de oxígeno también está limitada por consideraciones de riesgo de incendio. [25] [1]
La composición del gas de campana y de excursión debe adaptarse al perfil de inmersión planificado. Puede ser tolerable una presión parcial de oxígeno más alta 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. Hubo un tiempo en que la presión parcial de oxígeno de rescate recomendada era significativamente mayor que la utilizada en el suministro principal de gas. [26] [27]
La termorregulación es la capacidad de un organismo de 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, mantenido lejos del equilibrio térmico con su entorno. Si el cuerpo no puede mantener una temperatura normal del cuerpo humano y aumenta significativamente por encima de lo normal, se produce una condición conocida como hipertermia . La condición contraria, cuando la temperatura corporal desciende por debajo de los niveles normales, se conoce como hipotermia . Ocurre cuando el cuerpo pierde calor más rápido de lo que lo produce.
El calor corporal se pierde por pérdida de calor respiratoria, 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 en el entorno inmediato. La pérdida de calor superficial se puede reducir mediante el aislamiento de la superficie del cuerpo. El calor se produce internamente mediante procesos metabólicos y puede ser suministrado desde fuentes externas mediante el calentamiento activo de la superficie corporal o del gas respirable. [28]
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 calorífica . Este efecto también se modifica mediante 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. [28]
La situación de pérdida de calor es muy diferente en las zonas habitables de saturación, que tienen temperatura y humedad controladas, en la campana seca y en el agua. [29]
Los alvéolos de los pulmones son muy eficaces en la transferencia de calor y humedad. El gas inspirado que llega a ellos se calienta hasta la temperatura corporal central y se humidifica hasta la saturación en el tiempo necesario para el intercambio gaseoso, independientemente de la temperatura y humedad iniciales. Este calor y humedad se pierden al medio ambiente en los sistemas respiratorios de circuito abierto. El gas respirable que sólo llega hasta el espacio muerto fisiológico no se calienta con tanta eficacia. Cuando la pérdida de calor excede la generación de calor, la temperatura corporal descenderá. [28]
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 sustentar estos procesos metabólicos puede resultar en una pérdida neta de calor, incluso si la pérdida de calor a través de la piel es minimizado.
Existe cierta evidencia de una reducción acumulativa a largo plazo de la función pulmonar en buceadores de saturación. [30]
Los buceadores de saturación frecuentemente padecen infecciones superficiales como erupciones cutáneas , otitis externa y pie de atleta , que ocurren durante y después de las exposiciones de saturación. Se cree que esto es consecuencia del aumento de la presión parcial de oxígeno y de las temperaturas y humedad relativamente altas en el alojamiento. [31] [12]
La osteonecrosis disbárica se considera una consecuencia de una lesión por descompresión más que de vivir en condiciones de saturación. [ cita necesaria ]
La exposición acumulativa a largo plazo a altas presiones parciales de oxígeno se asocia con un desarrollo acelerado de cataratas . [32]
El Consejo Asesor Médico de Buceo recomienda que, en circunstancias normales, la duración de una inmersión de saturación no exceda los 28 días, y el intervalo entre exposiciones de saturación generalmente debe ser igual a la duración de la exposición anterior, con una exposición acumulada de no más de 182 días en cualquier Período de 12 meses. [33]
El buceo de saturación permite a los buceadores profesionales vivir y trabajar a presiones superiores a 50 msw (160 fsw) durante días o semanas seguidas, aunque se han utilizado presiones más bajas para trabajos científicos 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 o conectado a un buque de apoyo al buceo , una plataforma petrolera 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. Se aceptan límites seguros de excursión hacia arriba y hacia abajo según 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 enfermedades 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 mayor uso de vehículos submarinos operados remotamente (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 dominio exclusivo del buceador de saturación en aguas profundas. [ cita necesaria ]
Una persona que opera un sistema de buceo de saturación se llama técnico de soporte vital (LST). [34] : 23
Un equipo de buceo de saturación requiere como mínimo el siguiente personal: [35]
En algunas jurisdicciones también habrá un médico de buceo disponible, pero no necesariamente en el lugar, y algunas empresas pueden requerir un técnico médico de buceo en el lugar. El personal real que participa activamente en aspectos de la operación suele ser más que el mínimo. [35]
La compresión o purga hasta la profundidad de almacenamiento generalmente se realiza a un ritmo limitado [36] para minimizar el riesgo de HPNS y artralgia por compresión . Las normas noruegas especifican una tasa de compresión máxima de 1 msw por minuto y un período de descanso en la profundidad de almacenamiento después de la compresión y antes del buceo. [36]
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 buzos de saturación cuando no están realizando actividades 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 del buceo debe minimizar la necesidad de cambios en la profundidad de vida y las exposiciones de excursión, y la profundidad de almacenamiento debe estar lo más cerca posible de la profundidad de trabajo. profundidad, teniendo en cuenta todas las consideraciones de seguridad pertinentes. [36]
La atmósfera hiperbárica en las cámaras de alojamiento y la campana están controladas para garantizar que el riesgo de efectos adversos a largo plazo para los buceadores sea aceptablemente bajo. La mayoría de los buceos 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 una 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 trazas residuales del aire en el sistema antes de la compresión. [1]
Las operaciones de campana y los bloqueos también se pueden realizar 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, [37], lo que disminuye el efecto de la variación de presión debido a las desviaciones fuera del punto de espera. presión, reduciendo así la cantidad y probabilidad de formación de burbujas debido a estos cambios de presión. En caso de emergencia, se puede tolerar una presión parcial de 0,6 bar de oxígeno durante más de 24 horas, pero esto se evita siempre que sea posible. El dióxido de carbono también puede tolerarse en niveles más altos durante períodos limitados. El límite de la Marina de los EE. UU. es de 0,02 bar durante un máximo de 4 horas. La presión parcial del nitrógeno comienza en 0,79 bar desde el contenido de aire inicial antes de la compresión, pero tiende a disminuir con el tiempo a medida que el sistema pierde gas para bloquear el funcionamiento y se rellena con helio. [1]
El despliegue de buzos desde un complejo de saturación de superficie requiere que el buzo sea trasladado bajo presión desde el área de alojamiento al lugar de trabajo submarino. Esto generalmente se hace usando 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 cámara de transferencia de alojamiento para la transferencia a la campana. Luego se pueden abrir las puertas de la esclusa para que los buzos entren a la campana. Los buzos se vestirán antes de entrar 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 barco o plataforma usando un pórtico o marco en A o a través de una piscina lunar . 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 hasta el pórtico, donde se encuentra. pegado. 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 a cada lado que se desliza a lo largo del cable a medida que se baja o sube. La campana cuelga de un cable sujeto en la parte superior. A medida que se baja la campana, los pasacables la guían por los cables de pesas hasta el lugar de trabajo. [38]
La campana umbilical está separada de los umbilicales de los buzos, que están conectados en el interior de la campana. La campana umbilical se despliega desde un tambor grande o una canasta umbilical y se tiene cuidado de mantener la tensión en el umbilical baja pero suficiente para permanecer casi vertical en uso y enrollarse cuidadosamente durante la recuperación. [38]
Se puede usar 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. [38]
Una vez que la campana está a la profundidad correcta, se realizan los ajustes finales de presión y después de las revisiones finales, el supervisor indica a los buzos que bloqueen la campana. La escotilla está en la parte inferior de la campana y solo se puede abrir si la presión interior está equilibrada con la presión del agua ambiental. El botones cuida el umbilical del buzo que trabaja a través de la escotilla durante la inmersión. Si el buzo experimenta un problema y necesita ayuda, el botones saldrá de la campana y seguirá el umbilical del buzo hasta el buzo y le brindará toda la ayuda que sea necesaria y posible. Cada buceador lleva 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. [34] : 12
El gas respirable se suministra a los buzos desde la superficie a través de la campana umbilical. Si este sistema falla, la campana lleva un suministro de gas a bordo que está conectado 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 mediante reguladores de presión al panel de gas. [34] : 12
El helio es un material de transferencia de calor muy eficaz y los buzos 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 se puede calentar el suministro de gas respirable. El agua calentada se produce en la superficie y se canaliza hasta la campana a través de una línea de agua caliente en el umbilical de la campana, luego se transfiere a los buzos a través de sus umbilicales de excursión. [35] : 10–8 Los umbilicales también tienen cables para alimentación eléctrica al timbre 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 lava el dióxido de carbono y el gas se impulsa hacia cilindros de almacenamiento para su uso posterior. [ cita necesaria ]
Es bastante común que los buzos 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 con respecto a la profundidad de almacenamiento se conoce como excursión, y los buzos pueden realizar excursiones dentro de unos límites sin incurrir en una obligación de descompresión, del mismo modo que existen límites sin 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, a veces, un poco menos hacia arriba que hacia abajo. Los límites de las excursiones 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. [39] 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 ascendente y descendente. 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 buceador regresa al turno, y las burbujas residuales no se acumulan durante los turnos secuenciales. Sin embargo, cualquier burbuja residual supone un riesgo de crecimiento si se inicia la descompresión antes de eliminarla. [39] La velocidad de ascenso durante las excursiones es limitada para minimizar el riesgo y la cantidad de formación de burbujas. [37] [40]
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 de rebote. [41]
Una vez que todos los compartimentos tisulares hayan alcanzado la saturación para una determinada presión y mezcla respiratoria, la exposición continua no aumentará la carga de gas de los tejidos. A partir de este momento la descompresión requerida sigue siendo la misma. Si los buzos trabajan y viven bajo presión durante un período prolongado y se descomprimen sólo 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 en un perfil muy conservador, minimizando el riesgo de formación de burbujas. , crecimiento y la consiguiente lesión de los tejidos. Una consecuencia de estos procedimientos es que los buceadores de saturación tienen más probabilidades de sufrir síntomas de enfermedad de descompresión en los tejidos más lentos, [42] mientras que los buceadores de rebote tienen más probabilidades de desarrollar burbujas en los tejidos más rápidos. [ cita necesaria ]
La descompresión de una inmersión de saturación es un proceso lento. La tasa de descompresión suele oscilar entre 3 y 6 fsw (0,9 y 1,8 msw) por hora. Las tasas de descompresión de saturación de Heliox de la Armada de EE. UU. requieren que se mantenga una presión parcial de oxígeno entre 0,44 y 0,48 atm cuando sea posible, pero que no exceda el 23% en volumen, para restringir el riesgo de incendio. [40]
Por motivos prácticos, la descompresión se realiza en incrementos de 1 fsw a una velocidad que no exceda 1 fsw por minuto, seguida de una parada, cumpliendo el promedio 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. Una adaptación adicional que generalmente se hace al cronograma es detenerse a 4 fsw durante el tiempo que teóricamente tomaría completar la descompresión al ritmo especificado, es decir, 80 minutos, y luego completar la descompresión para salir a la superficie a 1 fsw por minuto. Esto se hace para evitar la posibilidad de perder el sello de la puerta con un diferencial de presión bajo y perder la última hora de descompresión lenta. [40]
Ni las excursiones ni los procedimientos de descompresión actualmente utilizados causan 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. Iniciar la descompresión mientras hay burbujas parece ser el factor importante en muchos casos de enfermedad por descompresión inesperada durante la descompresión de saturación de rutina. [39] Las normas noruegas no permiten la descompresión después directamente de una excursión. [36]
Los sistemas de buceo por saturación son una variación de los recipientes a presión para ocupación humana , que incluyen reglas para soporte vital, operaciones, mantenimiento y diseño estructural. El "sistema de saturación", "complejo de saturación" o "dispersión de saturación" normalmente comprende un hábitat submarino o un complejo de superficie formado por una cámara viva, una cámara de transferencia y una cámara de descompresión sumergible , [43] a lo que se hace referencia comúnmente en el buceo comercial. y el buceo militar como la campana de buceo , [44] PTC (cápsula de transferencia de personal) o SDC (cámara sumergible de descompresión). [1] El sistema se puede colocar permanentemente en un barco o en una plataforma oceánica, pero más comúnmente se puede 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 basadas en el sistema de contenedores intermodales , algunas de las cuales pueden ser apilables para ahorrar espacio en la cubierta. Todo el sistema se gestiona desde una sala de control ("furgoneta"), donde se monitorean y controlan la profundidad, la atmósfera de la cámara y otros parámetros del sistema. La campana de buceo es el ascensor o elevador que traslada a los buzos desde el sistema al lugar de trabajo. Por lo general, se acopla al sistema mediante una abrazadera extraíble y está separado del mamparo del tanque del sistema por un espacio de canalización, una especie de túnel, a través del cual los buzos se trasladan 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 lenta ventilación de la presión del sistema, a un promedio de 15 metros (49 pies) a 30 metros (98 pies) por día (los horarios varían ). Por lo tanto, el proceso implica sólo un ascenso, mitigando así el proceso lento y comparativamente riesgoso de las operaciones de descompresión en agua, por etapas o de O 2 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 canales 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 de descompresión si fuera necesario. [29]
Los buzos utilizan equipos de buceo umbilicales suministrados desde la superficie , que utilizan gas respirable para buceo profundo , como mezclas de helio y oxígeno, almacenados en cilindros de alta presión y gran capacidad . [2] Los suministros de gas están conectados a la sala de control, donde se dirigen para alimentar los componentes del sistema. La campana se alimenta a través de un gran umbilical de varias piezas que suministra gas respirable, electricidad, comunicaciones y agua caliente. La campana también está equipada con cilindros de gas respirable montados en el exterior para uso de emergencia. [29]
Mientras están en el agua, los buceadores suelen utilizar un traje de agua caliente para protegerse del frío. [45] El agua caliente proviene de calderas en la superficie y se bombea hasta el buzo a través del umbilical de la campana y luego a través del umbilical del buzo. [29]
Una campana de buceo cerrada , también conocida como cápsula de traslado de personal o cámara de descompresión sumergible, se utiliza para transportar a los buzos entre el lugar de trabajo y las cámaras de alojamiento. La campana es un recipiente a presión cilíndrico o esférico con una trampilla en la parte inferior y puede acoplarse con la cámara de transferencia de superficie en la trampilla inferior o en una puerta lateral. Las campanas suelen estar diseñadas para transportar a dos o tres buzos, uno de los cuales, el botones , permanece dentro de la campana en la parte inferior y actúa como buzo de reserva para los buzos que trabajan. Cada buceador es alimentado 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 gas a bordo y el suministro principal de gas se distribuyen desde el panel de campana de gas, que está controlado por el botones. La campana puede tener ventanas y luces externas. [40] Los umbilicales de los buzos se almacenan en estantes dentro de la campana durante el traslado y son atendidos por el botones durante la inmersión. [35] : capítulo 13
La campana se despliega desde un pórtico o A-frame , también conocido como sistema de lanzamiento y recuperación de campana (LARS), [35] : cap.13 en la embarcación o plataforma , utilizando un cabrestante . El despliegue puede realizarse por un costado o a través de un estanque lunar . [40]
La cámara de transferencia es donde la campana se acopla al sistema de saturación de superficie para transferencia bajo presión (TUP). Es una cámara de superficie húmeda donde los buzos se preparan para bucear y se quitan y limpian el equipo después de regresar. La conexión a la campana puede ser aérea, a través de la trampilla inferior de la campana, o lateral, a través de una puerta lateral. [29]
Las habitaciones de alojamiento pueden tener tan solo 100 pies cuadrados. [46] Esta parte generalmente está formada por múltiples compartimentos, que incluyen instalaciones de vivienda, saneamiento y descanso, cada uno de los cuales es una unidad separada, unidos por tramos cortos de canales cilíndricos. Generalmente es posible aislar cada compartimento de los demás mediante puertas de presión internas. [29] El catering y la lavandería se proporcionan desde fuera del sistema y se bloquean dentro y fuera según sea necesario.
Se podrá incluir en el sistema una cámara de recompresión para que los buceadores puedan recibir tratamiento de la enfermedad por descompresión sin molestar al resto de ocupantes. La cámara de recompresión también se puede utilizar como cerradura de entrada y para descomprimir a los ocupantes que necesiten salir antes de lo previsto. [ cita necesaria ]
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 se puede utilizar para este propósito, pero también hay disponibles cámaras más ligeras y más fáciles de transportar. [ cita necesaria ] Por lo general, también habrá una brida de acoplamiento para el sistema de escape y rescate hiperbárico.
Una pequeña cerradura, también conocida como cerradura de equipo o cerradura médica, se utiliza para transferir suministros dentro y fuera del sistema presurizado. Esto normalmente incluiría alimentos, suministros médicos, ropa, ropa de cama, etc. [ cita necesaria ]
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 pasillos entre las cámaras, que pueden aislarse mediante puertas de presión. [29]
El sistema de soporte vital proporciona gas respirable y otros servicios para mantener la vida del personal bajo presión. Incluye los siguientes componentes: [29]
El sistema de soporte vital de la campana proporciona y monitorea el suministro principal de gas respirable, y la estación de control monitorea el despliegue y las comunicaciones con los buzos. El suministro de gas primario, energía y comunicaciones a la campana se realizan a través de una campana umbilical, formada por una serie de mangueras y cables eléctricos entrelazados y desplegados como una unidad. [40] Esto se extiende a los buzos a través de los umbilicales de buzo. [29]
El sistema de soporte vital del alojamiento mantiene el ambiente de la cámara dentro del rango aceptable para la salud y la comodidad de los ocupantes. Se monitorean y controlan la temperatura, la humedad, la calidad del gas respirable, los sistemas sanitarios y el funcionamiento del equipo. [40]
Los buzos que trabajan en agua fría, particularmente cuando respiran gases a base de helio (que aumentan la tasa de transferencia de calor), pueden perder rápidamente calor corporal y sufrir hipotermia. La hipotermia no es saludable, puede poner en peligro la vida y reduce la eficacia del buceador. Esto se puede mejorar con un sistema de agua caliente. Un sistema de agua caliente para buzos calienta agua de mar filtrada y la bombea a los buzos a través de la campana y los umbilicales de los buzos. Esta agua se puede utilizar para calentar el gas respirable antes de inhalarlo. El gas que respiran los buzos se calienta principalmente en inmersiones por debajo de 150 metros, y la región dictará a qué temperatura se calienta el agua para que luego fluya a través del traje de agua caliente del buzo para mantenerlo caliente. [40] [29]
El helio y 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 sobre los procesos de habla y la producción de sonidos vocales. [47] : 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 en la superficie. . Estos parámetros inducen cambios en los formantes del tracto vocal , que afectan al timbre , y un ligero cambio de tono . Varios estudios indican que la pérdida de inteligibilidad se debe principalmente al cambio de los formantes. [48]
La diferencia en la densidad del gas respirable provoca un cambio no lineal de la resonancia vocal de tono bajo, debido a cambios de resonancia en las cavidades vocales, dando un efecto nasal, y un cambio lineal de las resonancias vocales que es función de la velocidad del sonido en el gas, conocido como efecto del Pato Donald. Otro efecto de una mayor densidad es el aumento relativo de la intensidad de los sonidos sonoros en relación con los sonidos sordos. El contraste entre sonidos sonoros cerrados y abiertos y el contraste entre consonantes sonoras y vocales adyacentes disminuyen al aumentar la presión. [49] El cambio en la velocidad del sonido es relativamente grande en relación con el aumento de la profundidad a profundidades menores, pero este efecto se reduce a medida que aumenta la presión, y a mayores profundidades un cambio en la profundidad hace una diferencia menor. [48] Los posicionadores de voz con helio son una solución técnica parcial. Mejoran la inteligibilidad del habla transmitida al personal de superficie. [49]
El sistema de comunicaciones puede tener cuatro sistemas componentes. [40]
Se proporcionan equipos de almacenamiento y mezcla de gas para presurizar y lavar el sistema, y los gases de tratamiento deben estar disponibles de acuerdo con las profundidades de almacenamiento planificadas. Generalmente se proporciona una reserva a granel de gas premezclado para adaptarse a la profundidad planificada de la operación, y una reserva a granel separada de helio y oxígeno para cubrir los requisitos adicionales, ajustar la composición del gas de la cámara a medida que se agota el oxígeno y mezclar el gas de descompresión. [29]
El gas a granel generalmente se almacena en grupos múltiples de cilindros de almacenamiento conocidos como "quads", que generalmente transportan alrededor de 16 cilindros de alta presión, cada uno de aproximadamente 50 litros de volumen interno montados en un marco para facilitar el transporte, o marcos más grandes que transportan alta presión de mayor capacidad. "tubos". Estos marcos tubulares suelen estar diseñados para ser manipulados por equipos de manipulación de contenedores intermodales , por lo que normalmente se fabrican en uno de los tamaños estándar para contenedores intermodales. [ cita necesaria ]
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 esto es más económico que perderlo en el medio ambiente en sistemas de circuito abierto. [43] El gas recuperado se pasa a través de un sistema de lavado 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. [50] Alternativamente, el gas reciclado se puede recircular más directamente a los buzos. [51]
Durante operaciones de buceo prolongadas se utilizan grandes cantidades de gas respirable. El helio es un gas caro y puede resultar difícil conseguirlo y suministrarlo a embarcaciones 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. [50]
Un sistema de recuperación normalmente constará de los siguientes componentes: [50] [51]
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 más baja procedente del almacenamiento de gas mixto que se interrumpirá automáticamente si la presión del suministro de recuperación cae. El botones ajustará el suministro de gas a bordo a una presión ligeramente más baja que la presión de suministro de superficie al panel de gas de campana, de modo que se corte 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 funcionando, el panel de control de recuperación se ajustará para compensar el uso metabólico de oxígeno del buzo con el gas devuelto. Este sistema cerrará automáticamente la adición de oxígeno si falla el flujo de gas exhalado por el buceador, para evitar una fracción excesiva de oxígeno en el gas reciclado. Hay una luz indicadora para mostrar si el gas de retorno está fluyendo. [51]
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 ligeramente por encima de la presión ambiental, que es considerablemente superior a la presión atmosférica, por lo que el flujo debe ser controlado para evitar que caiga la presión interna del casco y provocar que la válvula de demanda fluya libremente. Esto se logra mediante el uso de 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 campana de gas 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. [51]
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 de agua y una trampa, luego a través de un regulador de contrapresión que controla la presión en la manguera de escape y que puede monitorearse mediante un manómetro en la campana y ajustado por el botones para adaptarse a la profundidad de excursión del buceador. Luego, el gas pasa a través de la manguera de escape umbilical de campana hacia la superficie a través de una válvula de retención 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 de micras, 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 la campana umbilical. Luego, el gas pasa a los tanques receptores, donde se agrega oxígeno a un caudal calculado para compensar el uso metabólico por parte del buceador. [29]
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 impulsores redundantes para mantener el sistema en funcionamiento mientras se realiza el mantenimiento de un impulsor. Los propulsores se controlan automáticamente para igualar el consumo de gas del buzo, y el gas impulsado pasa a través de un depurador donde un material como la cal soda elimina el dióxido de carbono. Al igual que los propulsores, hay al menos dos depuradores en paralelo, de modo que puedan aislarse, ventilarse y reempaquetarse alternativamente mientras el sistema permanece en funcionamiento. Luego, el gas pasa a través de 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 regresa al panel de gas para ser utilizado por los buzos. 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 el dióxido de carbono se haya eliminado según las especificaciones antes de entregarlo a los buzos. [29] Si es necesario, cualquier pérdida de gas se puede compensar rellenando el volumen del tanque desde el almacenamiento de alta presión. El gas del tanque de volumen se alimenta al panel de gas de la parte superior para regresar a la campana y al buzo. [51]
El sistema de saneamiento incluye suministro de agua fría y caliente para lavabos y duchas, desagüe y sanitarios marinos con tanque de retención y sistema de descarga. [40]
Es común que la sala de control se instale en un contenedor intermodo ISO para facilitar el transporte. Hay tres paneles de control principales, para soporte vital, control de inmersión y gestión de gases. [52]
El panel de gestión de gas incluye la regulación de la presión de los gases procedentes del almacenamiento a alta presión y su distribución a los consumidores. Los gases incluirán mezclas de aire, oxígeno y heliox [52]
El panel de control de la cámara generalmente incluirá medidores de profundidad para cada compartimento, incluidas válvulas de canalización, purga y escape, monitoreo de oxígeno y otros equipos de análisis de gases, sistema de reposición para el reabastecimiento de oxígeno, válvulas para suministrar mezcla de respiración terapéutica, pantallas de monitoreo de circuito cerrado de televisión, y sistemas de monitoreo con alarmas de temperatura y presión en las cámaras del sistema. [52]
El panel de control de buceo incluirá profundímetros para la presión interna y externa de la campana, la profundidad del buzo y del botones, y la presión del canal para transferir 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 comunicaciones para buceadores con decodificadores de voz, un sistema de comunicaciones de emergencia a través del agua hasta la campana, controles, monitores y equipos de grabación para cámaras de video montadas en casco y campana, analizadores de oxígeno para el gas respirable de los buzos, 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. [52]
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 quemados pueden liberar gases tóxicos y los ocupantes tendrán que 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 aproximadamente 70 msw (231 fsw), la fracción de oxígeno es demasiado baja para soportar 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 favorecerán la combustión y se debe tener mayor cuidado. [40]
Se instalan sistemas respiratorios integrados para uso 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, por lo que los gases exhalados no contaminan la atmósfera de la cámara. [40]
Un buzo saturado que necesite ser evacuado debería ser transportado preferiblemente sin un cambio significativo en la presión ambiental. La evacuación hiperbárica requiere equipo de transporte presurizado y podría ser necesaria en una variedad de situaciones: [53]
Se puede proporcionar un bote salvavidas hiperbárico o una cámara de rescate para la evacuación de emergencia de los buzos de saturación de un sistema de saturación. [43] Esto se usaría si la plataforma está en riesgo inmediato debido a un incendio o hundimiento, y permite a los buzos saturados escapar del peligro inmediato. Un bote salvavidas hiperbárico es autónomo y puede ser operado por una tripulación de presión de superficie mientras los ocupantes de la cámara están bajo presión. Debe ser autosuficiente para varios días en el mar, en caso de que el rescate se retrase debido a las condiciones del mar. Es posible iniciar la descompresión después del lanzamiento si los ocupantes se encuentran médicamente estables, pero el mareo y la deshidratación pueden retrasar la descompresión hasta que se haya recuperado el módulo. [54] : Cap. 2
La cámara de rescate o el bote salvavidas hiperbárico generalmente se recuperará para completar la descompresión debido a las limitaciones de las instalaciones y el soporte vital a bordo. El plan de recuperación incluirá un barco de reserva para realizar la recuperación. [55]
La Organización Marítima Internacional (OMI) y la IMCA reconocen que, aunque el número de evacuaciones hiperbáricas que se han llevado a cabo con éxito es pequeño y la probabilidad de que un incidente requiera una evacuación hiperbárica es extremadamente baja, el riesgo es suficiente para justificar que se requiera que el equipo sea disponible. El significado original del término sistema de evacuación hiperbárico cubría el sistema que realmente transportaba a los buzos lejos del sistema hiperbárico en funcionamiento, como una cámara de rescate hiperbárica, un bote salvavidas hiperbárico autopropulsado o un barco de rescate hiperbárico , todos los cuales flotan y transportan a corto plazo. sistemas de soporte vital de variada resistencia, pero más recientemente ha llegado a incluir todos los equipos que apoyarían una evacuación hiperbárica, como un paquete de soporte vital que se puede conectar a una unidad de rescate hiperbárica recuperada, para proporcionar soporte vital provisional hasta Hay instalaciones de descompresión disponibles y la instalación de recepción hiperbárica donde los buzos pueden ser descomprimidos y tratados con relativa comodidad. Las cuatro clases principales de problemas que deben manejarse durante una evacuación hiperbárica son el equilibrio térmico, el mareo, el manejo de productos de desecho metabólico y las condiciones de hacinamiento y confinamiento severo. [54] : Cap. 2 [56]
La transferencia de campana a campana se puede utilizar para rescatar a los buzos de una campana perdida o atrapada. Esto generalmente ocurrirá en el fondo o cerca de él, y los buzos se transfieren entre campanas a presión ambiental. [53] En algunas circunstancias, es posible utilizar una campana como cámara de rescate para transportar a los buzos de un sistema de saturación a otro. Esto puede requerir modificaciones temporales en la campana y solo es posible si las bridas de acoplamiento de los sistemas son compatibles. [53]
La evacuación de un solo buzo que esté médicamente estable, o de un solo buzo con un asistente, puede ser posible utilizando una camilla hiperbárica o una pequeña cámara portátil si la duración del viaje es corta, la presión es adecuada y las bridas de bloqueo son compatibles.
La mayor parte del buceo de saturación se realiza en alta mar, cerca de plataformas de perforación y producción, o para trabajos de salvamento, y requiere un posicionamiento preciso de la campana durante la inmersión. En aguas profundas esto se suele hacer desde una embarcación de apoyo al buceo especializada , o una embarcación de oportunidad adecuada en la que se haya instalado temporalmente un sistema de saturación. El posicionamiento puede realizarse mediante un patrón de anclaje sustancial, que puede interferir con otras extensiones de anclaje ya establecidas y que presenta su propio conjunto de peligros, o mediante un posicionamiento dinámico, que debe ser suficientemente confiable y a prueba de fallas para las condiciones esperadas.
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El buceo científico de saturación suele ser realizado por investigadores y técnicos conocidos como acuanautas que viven en un hábitat submarino , una estructura diseñada para que las personas vivan durante períodos prolongados, donde pueden realizar casi todas las funciones humanas básicas: trabajar, descansar, comer, atender. higiene personal y dormir, todo mientras permanece bajo presión debajo de la superficie. [13] [57]
El récord de profundidad de buceo en alta mar lo logró en 1988 un equipo de buceadores profesionales (Th. Arnold, S. Icart, JG Marcel Auda, R. Peilho, P. Raude, L. Schneider) de la empresa industrial de aguas profundas Comex SA. Compañía de buceo que realiza ejercicios de conexión de tuberías a una profundidad de 534 metros de agua de mar (msw) (1752 fsw) en el Mar Mediterráneo durante una inmersión científica récord. [58] [59] [60]
En las condiciones reales de trabajo de la industria petrolera costa afuera, en la Cuenca de Campos, Brasil, los buzos de saturación brasileños del DSV Stena Marianos (más tarde Mermaid Commander (2006)) realizaron una instalación de colectores para Petrobras a 316 metros (1037 pies) de profundidad en febrero de 1990. Cuando falló un accesorio de bolsa elevadora, el equipo fue arrastrado por las corrientes del fondo hasta 328 metros (1.076 pies) de profundidad, y el buzo brasileño Adelson D'Araujo Santos Jr. realizó la recuperación e instalación. [61]
En 1992, el buzo griego Theodoros Mavrostomos de Comex SA logró una profundidad simulada de 701 m (2300 pies) de agua de mar en una cámara hiperbárica en tierra . Le tomó 43 días completar la inmersión experimental récord, donde se utilizó una mezcla de gases de hidrógeno, helio y oxígeno como gas respirable . [24] [62] [63 ] [ 64] [65] [66]
La complejidad, los problemas médicos y los altos costos que conlleva el buceo profesional a profundidades tan extremas y el desarrollo de trajes de buceo atmosféricos para aguas profundas y ROV en la perforación y producción de yacimientos petrolíferos en alta mar han eliminado efectivamente la necesidad de intervención tripulada a presión ambiental en profundidades extremas.
La formación de buzos de saturación generalmente se lleva a cabo en escuelas de buceo comerciales registradas para formar buzos de saturación y que cuentan con la infraestructura y el equipo necesarios. [67] Los estándares de formación de buzos para buceadores de saturación son publicados por un pequeño número de organizaciones, y existe cierto reconocimiento internacional de equivalencia. Los requisitos previos para comenzar el entrenamiento son generalmente que el buceador ya esté calificado como buceador con campana y tenga un número específico de inmersiones y horas de experiencia desde su calificación. [52]
El entrenamiento de los buceadores de saturación generalmente comienza con un buzo de campana orientado a la superficie competente y al menos con experiencia moderada y se concentra en los conocimientos y habilidades adicionales necesarios para el buceo de saturación. Hay un gran componente técnico adicional relacionado con el equipo especializado. Para el buzo Clase I del Departamento de Trabajo de Sudáfrica, los conocimientos y habilidades adicionales incluyen: [68]
El objetivo del buceo de saturación es ampliar el tiempo de trabajo útil de las inmersiones sin aumentar la exposición al riesgo de enfermedad por descompresión. Existe una contrapartida frente a otros riesgos asociados con vivir en condiciones de saturación de alta presión, y el costo financiero es alto debido a la compleja infraestructura y los costosos equipos y consumibles necesarios. El riesgo de enfermedad por descompresión se reduce a costa de un mayor riesgo debido a estar comprometido en el ambiente de saturación durante el programa de descompresión asociado con la profundidad de almacenamiento. La evacuación hiperbárica desde la saturación es posible, pero no está disponible universalmente y es logísticamente complicada. Tener un sistema de evacuación en espera es caro. [54]
Algunos incidentes notables de buceo por saturación incluyen:
Para un buceo de saturación en la ficción, consulte Presión (2015), El abismo (1989), Esfera (1987), Goliat espera (1981), Dykket (La inmersión) (1989), Pionero (Pionér) (2013) y El factor Neptuno ( 1973).
En 2019, Netflix lanzó Last Breath , un documental que cuenta la historia de Chris Lemons, un buzo de saturación que sobrevivió 38 minutos sin un suministro de gas respirable desde la superficie después de que el sistema de posicionamiento dinámico de la embarcación fallara durante una tormenta, lo que provocó una alerta roja . Los dos buzos que trabajaban comenzaron a regresar a la campana , pero el barco se alejó del lugar de trabajo, arrastrando la campana consigo, y su umbilical quedó enganchado y cortado bajo la carga. Pudo regresar al lugar de trabajo usando su equipo de rescate, por lo que un ROV del barco lo encontró fácilmente, pero su gas de rescate fue insuficiente para el tiempo que tomó volver a colocar el barco en posición para un intento de rescate desde la campana. Aunque la tripulación de apoyo a bordo del barco lo dio por muerto, el segundo buzo lo recuperó y lo resucitó con éxito en la campana. Se ha planteado la hipótesis de que su supervivencia pudo haber sido el resultado de hipotermia , alta presión parcial de oxígeno en el gas de rescate o una combinación de ambas. El video del ROV lo muestra retorciéndose mientras está inconsciente, lo que es consistente con un apagón por toxicidad de oxígeno . [69] [70]
