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El buceo con rebreather es un buceo submarino que utiliza rebreathers de buceo , una clase de aparato respiratorio subacuático que recircula el gas respirable exhalado por el buceador después de reemplazar el oxígeno utilizado y eliminar el producto metabólico del dióxido de carbono . El buceo con rebreather es practicado por buceadores recreativos, militares y científicos en aplicaciones en las que tiene ventajas sobre el buceo con circuito abierto y el suministro de gas respirable desde la superficie es impracticable. Las principales ventajas del buceo con rebreather son la mayor resistencia al gas, los bajos niveles de ruido y la ausencia de burbujas. [1]
Los rebreathers se utilizan generalmente para aplicaciones de buceo , pero también se utilizan ocasionalmente para sistemas de rescate para buceo desde superficie . Los sistemas de recuperación de gas utilizados para el buceo profundo con heliox utilizan tecnología similar a los rebreathers, al igual que los sistemas de soporte vital para buceo de saturación , pero en estas aplicaciones el buzo no lleva el equipo de reciclaje de gas. Los trajes de buceo atmosféricos también llevan tecnología de rebreather para reciclar el gas respirable como parte del sistema de soporte vital, pero este artículo cubre los procedimientos de buceo a presión ambiental utilizando rebreathers que lleva el buceador.
Los rebreathers son generalmente más complejos de usar que los equipos de buceo de circuito abierto y tienen más puntos potenciales de falla , por lo que un uso aceptablemente seguro requiere un mayor nivel de habilidad, atención y conciencia situacional, que generalmente se deriva de la comprensión de los sistemas, el mantenimiento diligente y el sobreaprendizaje de los sistemas. Habilidades prácticas de operación y recuperación de fallas . El diseño tolerante a fallas puede hacer que un rebreather tenga menos probabilidades de fallar de manera que ponga inmediatamente en peligro al usuario y reduce la carga de tareas para el buceador, lo que a su vez puede reducir el riesgo de error del operador.
A poca profundidad, un buceador que utiliza un aparato respiratorio de circuito abierto normalmente sólo utiliza aproximadamente una cuarta parte del oxígeno del aire que respira, que es aproximadamente del 4 al 5% del volumen inspirado. El oxígeno restante se exhala junto con el nitrógeno y el dióxido de carbono (aproximadamente el 95% del volumen). A medida que el buceador profundiza, se utiliza prácticamente la misma masa de oxígeno, lo que representa una fracción cada vez menor del gas inhalado. Dado que sólo se consume una pequeña parte del oxígeno y prácticamente nada del gas inerte, cada respiración exhalada de un equipo de buceo de circuito abierto representa al menos el 95 % del volumen de gas potencialmente útil desperdiciado, que debe ser reemplazado con el suministro de gas respirable. . [2] [1]
Un rebreather retiene la mayor parte del gas exhalado para su reutilización y no lo descarga inmediatamente al entorno. [3] [4] El gas inerte y el oxígeno no utilizado se guardan para su reutilización, y el rebreather agrega gas para reemplazar el oxígeno que se consumió y elimina el dióxido de carbono. [3] Por lo tanto, el gas recirculado en el rebreather sigue siendo respirable y sustenta la vida y el buzo solo necesita llevar una fracción del gas que sería necesario para un sistema de circuito abierto. El ahorro es proporcional a la presión ambiental, por lo que es mayor en inmersiones más profundas y es especialmente significativo cuando se utilizan mezclas costosas que contienen helio como diluyente de gas inerte. El rebreather también agrega gas para compensar la compresión cuando aumenta la profundidad de la inmersión y ventila el gas para evitar una expansión excesiva cuando la profundidad disminuye. [2] [5] [1]
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La principal ventaja del rebreather sobre los equipos respiratorios de circuito abierto es el uso económico del gas. Con el buceo en circuito abierto, todo el aliento se expulsa al agua circundante cuando el buceador exhala. El aliento inhalado desde un sistema de buceo de circuito abierto con cilindros llenos de aire comprimido contiene aproximadamente un 21 % [6] de oxígeno. Cuando ese aliento se exhala de regreso al entorno circundante, tiene un nivel de oxígeno en el rango del 15 al 16% cuando el buceador está a presión atmosférica. [6] Esto deja el uso de oxígeno disponible en aproximadamente el 25%; el 75% restante se pierde. Como el 79% restante del gas respirable (principalmente nitrógeno ) es inerte, el buzo en circuito abierto sólo utiliza alrededor del 5% del contenido de los cilindros. [1]
En profundidad, esta ventaja de un rebreather es aún más marcada. La tasa metabólica del buceador es independiente de la presión ambiental (es decir, la profundidad), por lo que la tasa de consumo de oxígeno no cambia con la profundidad. La producción de dióxido de carbono tampoco cambia ya que también depende de la tasa metabólica. Esta es una marcada diferencia con el circuito abierto donde la cantidad de gas consumido aumenta a medida que aumenta la profundidad, ya que la densidad del gas inhalado aumenta con la presión y el volumen de la respiración permanece casi sin cambios. [1]
Es posible que no sean factibles inmersiones muy largas o profundas utilizando equipos de buceo de circuito abierto, ya que existen límites en la cantidad y el peso de los cilindros de buceo que el buceador puede llevar. La economía del consumo de gas de un rebreather también es útil cuando la mezcla de gases que se respira contiene gases caros, como el helio . En uso normal a profundidad constante, sólo se consume oxígeno: se pierden pequeños volúmenes de gases inertes durante cualquier inmersión, debido principalmente a la ventilación del gas a medida que se expande durante el ascenso. Por ejemplo, un buceador con rebreather de circuito cerrado, en teoría, no necesita consumir más gas diluyente después de alcanzar la profundidad total de la inmersión. Durante el ascenso, no se agrega diluyente, pero la mayor parte del gas en el circuito se pierde a medida que se expande y se ventila. Por lo tanto , una cantidad muy pequeña de trimix podría durar muchas inmersiones. Es posible que un cilindro de diluyente de 3 litros (19 pies cúbicos de capacidad nominal ) dure ocho inmersiones de 40 m (130 pies). [1]
En comparación con el buceo de circuito abierto, los rebreathers tienen algunas desventajas, incluido el costo, la complejidad de la operación y el mantenimiento, y caminos más críticos hacia la falla. Un rebreather que funciona mal puede suministrar una mezcla de gases que contiene muy poco oxígeno para sustentar la vida, demasiado oxígeno que puede causar convulsiones o puede permitir que el dióxido de carbono se acumule a niveles peligrosos. Algunos diseñadores de rebreather intentan resolver estos problemas monitoreando el sistema con electrónica, sensores y sistemas de alarma. Estos son costosos y susceptibles a fallas, configuración inadecuada y mal uso. [10]
El requisito de rescate del buceo con rebreather a veces puede requerir que un buzo con rebreather lleve casi tanto volumen de cilindros como un buceador de circuito abierto para que pueda completar las paradas de descompresión necesarias si el rebreather falla por completo. [11] Algunos buceadores con rebreather optan por no llevar suficiente rescate para un circuito abierto de respiración de ascenso seguro, sino que confían en el rebreather, creyendo que es muy poco probable que se produzca una falla irrecuperable en el rebreather. Esta práctica se conoce como alpinismo o buceo alpinista y generalmente está en desuso debido al riesgo extremadamente alto de muerte percibido si falla el rebreather. [12]
Una diferencia importante entre el buceo con rebreather y el buceo con circuito abierto es el control preciso de la flotabilidad neutra. Cuando un buzo de circuito abierto inhala, un regulador reduce la presión de una cantidad de gas altamente comprimido de su cilindro y ingresa a los pulmones en un volumen mucho mayor que el que ocupaba en el cilindro. Esto significa que el buceador tiene una tendencia a elevarse ligeramente con cada inhalación y a hundirse ligeramente con cada exhalación. Esto no le sucede a un buceador con rebreather, porque el buceador hace circular un volumen de gas aproximadamente constante entre sus pulmones y el contrapulmón. Esto no es específicamente una ventaja o desventaja, pero requiere algo de práctica para adaptarse a la diferencia. [5] [1]
Un rebreather funciona eliminando el dióxido de carbono del gas exhalado, reponiendo el oxígeno utilizado y proporcionando el gas reciclado a presión ambiental para que el buceador lo inhale. [1]
En el buceo con rebreather, la resistencia efectiva típica del depurador será de media hora a varias horas de respiración, dependiendo del tipo y tamaño del depurador, las características absorbentes, la temperatura y presión ambiente, la mecánica operativa del rebreather y la cantidad de dióxido de carbono producida por el buceador, que depende principalmente de su ritmo de trabajo metabólico . [8]
Una necesidad básica con un rebreather es evitar que la presión parcial de oxígeno ( ) en la mezcla baje demasiado (causando hipoxia ) o demasiado alta (causando toxicidad por oxígeno ). En los seres humanos, la necesidad de respirar normalmente es causada por un alto nivel de dióxido de carbono en la sangre, más que por la falta de oxígeno. Si no se agrega suficiente oxígeno nuevo, la proporción de oxígeno en el circuito puede volverse demasiado baja para sustentar la conciencia y, eventualmente, demasiado baja para sustentar la vida. La grave hipoxia resultante provoca un desmayo repentino y sin previo aviso. Esto hace que la hipoxia sea un peligro mortal para los buceadores con rebreather. [1]
El método utilizado para controlar el rango de presión parcial de oxígeno en el circuito respiratorio depende del tipo de rebreather.
En un rebreather de oxígeno, una vez que el circuito se ha lavado completamente, la mezcla es efectivamente estática con 100% de oxígeno y la presión parcial es función únicamente de la profundidad. En algunos de los primeros rebreathers de oxígeno, el buzo tenía que abrir y cerrar manualmente la válvula del cilindro de oxígeno para rellenar el contrapulmón cada vez que el volumen bajaba. En otros, una válvula limitadora de flujo proporciona un pequeño flujo continuo de oxígeno, pero el conjunto también tiene una válvula de derivación manual para el descenso y cuando el consumo supera el suministro. En los rebreathers de oxígeno más avanzados, la presión en el contrapulmón controla el flujo de oxígeno con una válvula de demanda que agregará gas cuando la bolsa esté vacía y la presión interna caiga por debajo de la ambiental.
En un rebreather semicerrado, la mezcla del circuito depende de una combinación de factores:
En los rebreathers de circuito cerrado controlados manualmente, el buzo controla la mezcla de gases y el volumen en el circuito inyectando manualmente oxígeno y gases diluyentes al circuito y ventilando el circuito. El circuito tiene una válvula de alivio de presión para evitar daños causados por la sobrepresión del circuito cuando la válvula de la boquilla está cerrada.
Los rebreathers de circuito cerrado controlados electrónicamente tienen sensores de oxígeno electrogalvánicos que monitorean la presión parcial de oxígeno y sistemas de control electrónico, que inyectan más oxígeno para mantener el punto de ajuste y emiten una advertencia audible, visual y/o vibratoria al buceador si la presión parcial de oxígeno alcanza niveles peligrosamente altos o bajos. [1]
El volumen en el circuito tanto de los SCR como de los CCR generalmente se mantiene mediante una válvula de diluyente automática controlada por presión , que funciona según el mismo principio que una válvula de demanda, para agregar diluyente cuando la inhalación reduce la presión en el circuito durante el descenso o si el buceador lo retira. gas del circuito exhalando por la nariz. [1]
Un punto de ajuste (o punto de ajuste) es un valor límite establecido en fábrica o programable por el usuario para la presión parcial deseada de oxígeno en un circuito de rebreather. La retroalimentación de la presión parcial de oxígeno real medida por los sensores de oxígeno se compara con los puntos de ajuste y, si se desvía fuera de los límites de los puntos de ajuste superior e inferior, el sistema de control activará una válvula solenoide para agregar oxígeno o gas diluyente. al circuito para corregir el contenido de oxígeno hasta que vuelva a estar dentro de los límites del punto de ajuste. Normalmente, el usuario puede anular la adición de gas mediante la activación manual de las válvulas de inyección. [5] [1]
Algunos sistemas de control permiten el cambio de puntos de ajuste activados por la profundidad, de modo que se puede seleccionar un par de puntos de ajuste para la parte principal de la inmersión y otro par, generalmente más rico, para la descompresión acelerada por encima de la profundidad límite. El cambio es automático durante el ascenso, pero los puntos de ajuste altos no se activan antes del ascenso, ya que generalmente no son deseables durante el descenso y la parte principal de la inmersión. [5] [1]
El punto de ajuste del sector profundo se elige para minimizar la obligación de descompresión y al mismo tiempo mantener un bajo riesgo de toxicidad por oxígeno durante la duración esperada de la inmersión. Se pueden utilizar valores que oscilan entre 1,4 bar para una inmersión corta y 1,0 bar para una inmersión muy larga, siendo entre 1,2 y 1,3 bar un compromiso frecuente para fines generales. (ver tablas de rebreather de la Marina de los EE. UU.). El punto de ajuste de descompresión tiende a ser un poco más alto para acelerar la eliminación de gases inertes, manteniendo al mismo tiempo un bajo riesgo de toxicidad por oxígeno. Generalmente se eligen valores entre 1,4 y 1,6 bar, dependiendo de la duración prevista de la descompresión. [5] [1]
La resistencia del gas depende de la cantidad de gas disponible y del sistema de control de inyección para mantener los puntos de ajuste de la presión parcial de oxígeno. Estos incluyen flujo másico constante, control manual y control automatizado mediante la inyección de gas a través de una válvula solenoide. La inyección puede seguir el modelo "bang-bang", "on-off" o "histéresis", donde se activa la válvula y se inyecta gas hasta alcanzar el límite superior del set point, y se desactiva hasta que la presión parcial se reduce al mínimo. límite del punto de ajuste y la inyección se inicia nuevamente, o modelos más complejos como el control proporcional-integral-derivativo (PID), en el que la tasa de inyección se controla teniendo en cuenta la tasa de uso actual y los cambios en la tasa de uso. La resistencia del gas puede verse afectada por el modelo de control utilizado. [8]
En los rebreathers de circuito cerrado, la mezcla de gases del circuito de respiración es conocida (100% oxígeno) o monitoreada y controlada dentro de límites establecidos, ya sea por el buzo o por el circuito de control, pero en el caso de los rebreathers semicerrados, donde la mezcla de gases depende de Teniendo en cuenta los ajustes previos a la inmersión y el esfuerzo del buceador, es necesario calcular el posible rango de composición del gas durante una inmersión. El cálculo depende del modo de adición de gas.
Un buceador con una carga de trabajo constante durante condiciones de trabajo aeróbicas utilizará una cantidad aproximadamente constante de oxígeno como fracción del volumen respiratorio minuto (RMV, o ). Esta proporción de ventilación minuto y consumo de oxígeno es la proporción de extracción y generalmente se encuentra en el rango de 17 a 25 con un valor normal de aproximadamente 20 para seres humanos sanos. Se han medido valores tan bajos como 10 y tan altos como 30. [13] Las variaciones pueden ser causadas por la dieta del buzo y el espacio muerto del buzo y el equipo, niveles elevados de dióxido de carbono o un mayor trabajo respiratorio y tolerancia al dióxido de carbono.
Por lo tanto, el volumen de gas en el circuito respiratorio puede describirse como aproximadamente constante, y la adición de gas fresco debe equilibrar la suma del volumen vertido, el oxígeno eliminado metabólicamente y el cambio de volumen debido al cambio de profundidad. (El dióxido de carbono metabólico agregado a la mezcla es eliminado por el depurador y por lo tanto no afecta la ecuación)
La presión parcial de oxígeno en un sistema de flujo másico constante está controlada por el caudal de gas de alimentación a través del orificio y el consumo de oxígeno del buzo. La tasa de descarga es igual a la tasa de alimentación menos el consumo de oxígeno en este caso.
El cambio en la fracción de oxígeno en el circuito respiratorio puede describirse mediante la siguiente ecuación: [14]
Dónde:
Esto lleva a la ecuación diferencial:
Con solución:
Que comprende un estado estacionario y un término transitorio.
El término de estado estacionario es suficiente para la mayoría de los cálculos:
La fracción de oxígeno en estado estacionario en el circuito respiratorio, se puede calcular a partir de la fórmula: [14]
Dónde:
en un sistema consistente de unidades.
Como el consumo de oxígeno es una variable independiente, una tasa de alimentación fija dará un rango de posibles fracciones de oxígeno para cualquier profundidad determinada. Por motivos de seguridad, el rango se puede determinar calculando la fracción de oxígeno para el consumo máximo y mínimo de oxígeno, así como la tasa esperada.
(sin compensación de profundidad, también conocido como escape de volumen variable (VVE) [15] )
La presión parcial de oxígeno en un sistema de adición pasiva está controlada por la frecuencia respiratoria del buceador. El gas de alimentación se agrega mediante una válvula que tiene una función equivalente a una válvula de demanda de circuito abierto, que se abre para suministrar gas cuando el contrapulmón está vacío; la placa superior móvil del contrapulmón funciona como el diafragma de una válvula de demanda para operar la apertura de la palanca. la válvula cuando el volumen del contrapulmón es bajo. El volumen puede ser bajo porque el fuelle interno ha descargado una parte del aliento anterior al ambiente, o porque un aumento de profundidad ha provocado que el contenido se haya comprimido, o una combinación de estas causas. El oxígeno utilizado por el buceador también disminuye lentamente el volumen de gas en el circuito.
El cambio en la fracción de oxígeno en el sistema puede describirse mediante la siguiente ecuación: [16]
Dónde:
Esto lleva a la ecuación diferencial:
Con solución:
Que comprende un estado estacionario y un término transitorio.
El término de estado estacionario es suficiente para la mayoría de los cálculos:
La fracción de oxígeno en estado estacionario en el circuito respiratorio, se puede calcular a partir de la fórmula: [16]
Dónde:
en un sistema consistente de unidades.
El volumen de gas vertido está relacionado con el volumen minuto espirado y la presión ambiental :
Dónde:
Por sustitución:
Lo cual se puede insertar en la ecuación de estado estacionario para dar:
Lo que se simplifica a:
En este caso, el consumo de oxígeno y la tasa de alimentación están fuertemente relacionados, y la concentración de oxígeno en el circuito es independiente del consumo de oxígeno y es probable que permanezca dentro de tolerancias bastante cercanas al valor calculado para una profundidad determinada.
La fracción de oxígeno del gas en el circuito se aproximará más al gas de alimentación para una mayor profundidad.
La derivación anterior no tiene en cuenta la diferencia de temperatura entre el contenido pulmonar a 37 °C y el circuito respiratorio, que normalmente estará a una temperatura más baja. El RMV se expresa en litros por minuto a temperatura corporal y presión ambiental, el consumo de oxígeno en litros estándar por minuto (STP) y el volumen total de los pulmones y el circuito respiratorio en litros reales. [15] Esto se puede corregir utilizando la ecuación general de estado del gas para proporcionar valores para estas variables a la temperatura del gas en el circuito. El efecto de las correcciones de temperatura es generalmente un valor ligeramente inferior para la fracción de oxígeno del gas del circuito. [17]
La MOD para un rebreather de gas mixto de circuito cerrado generalmente se basa en la MOD del diluyente, ya que es la mezcla más pobre que se puede garantizar. Después de un lavado con diluyente, el gas debe ser respirable, y esto limita la MOD, pero es posible usar más de una opción de diluyente y cambiar el gas a una mezcla hipóxica para el sector más profundo de una inmersión y a una mezcla normóxica para el sector más profundo. sectores menos profundos.
Los cálculos de MOD para los SCR generalmente se basan en la MOD para el gas de suministro de potencia total, ya que esto luego puede usarse para el rescate a la profundidad de inmersión planificada completa, y es la estimación del peor de los casos para la toxicidad del gas del circuito. También se pueden realizar cálculos de MOD para el gas del circuito tal como se calcula, pero esto está sujeto a variaciones que no siempre son predecibles con precisión. Los valores calculados del gas del circuito para sistemas de adición pasiva posiblemente podrían usarse para calcular la MOD de trabajo y suministrar gas para la MOD de emergencia dada la fracción de circuito relativamente estable en los sistemas de adición pasiva; sin embargo, la concentración de gas del circuito puede estar más cerca de su potencia máxima si el buzo trabaja. duro y la ventilación aumenta más allá de la relación de extracción lineal.
El principio general de seguridad en el buceo, de que el buceador debe ser capaz de afrontar cualquier fallo del equipo que ponga en peligro su vida sin ayuda externa, se aplica al buceo con rebreather. Si la recuperación de una falla deja al buceador en una posición comprometida donde existe un alto riesgo de un modo de falla de un solo punto que ya no puede ser manejado por el buceador, se debe terminar la inmersión. [ cita necesaria ]
Los rebreathers tienen un riesgo intrínsecamente mayor de falla mecánica o eléctrica debido a su complejidad estructural y funcional, pero esto puede mitigarse con un buen diseño que proporcione redundancia de elementos críticos y llevando suficientes suministros alternativos de gas respirable para el rescate, incluida cualquier descompresión requerida en caso de falla. falla. El diseño tolerante a fallas , los diseños que minimizan el riesgo de errores en la interfaz hombre-máquina y la capacitación adecuada en los procedimientos que abordan esta área pueden ayudar a reducir la tasa de mortalidad. [18] [19]
Algunos problemas de seguridad del buceo con rebreather pueden abordarse mediante capacitación, otros pueden requerir un cambio en la cultura de seguridad del buceador técnico . Un importante problema de seguridad es que muchos buceadores se vuelven complacientes a medida que se familiarizan con el equipo y comienzan a descuidar las listas de verificación previas a la inmersión mientras ensamblan y preparan el equipo para su uso, procedimientos que oficialmente forman parte de todos los programas de capacitación en rebreather. También puede haber una tendencia a descuidar el mantenimiento post-inmersión, y algunos buzos bucearán sabiendo que hay problemas funcionales con la unidad, porque saben que generalmente hay redundancia diseñada en el sistema. Esta redundancia tiene como objetivo permitir una finalización segura de la inmersión si se produce bajo el agua, eliminando un punto crítico de falla. Bucear con una unidad que ya tiene un mal funcionamiento significa que hay un único punto crítico de falla en esa unidad, lo que podría causar una emergencia potencialmente mortal si fallara otro elemento en la ruta crítica. El riesgo puede aumentar en órdenes de magnitud. [20]
Además del riesgo de otros trastornos del buceo a los que están expuestos los buceadores de circuito abierto, los buzos con rebreather también están más expuestos a peligros que están directamente relacionados con la efectividad y confiabilidad del diseño y la construcción de rebreather genéricos y específicos, no necesariamente con los principios de la rebreather. :
Cada tipo de rebreather tiene limitaciones en el rango operativo seguro y peligros específicos inherentes al método de operación, que afectan el rango operativo y los procedimientos operativos.
Los rebreathers de oxígeno son sencillos y fiables debido a su sencillez. La mezcla de gases es conocida y fiable siempre que el circuito se lave adecuadamente al inicio de la inmersión y se utilice el gas correcto. Hay pocas cosas que puedan salir mal con la función, aparte de inundaciones, fugas, quedarse sin gas y ruptura del depurador, todo lo cual es obvio para el usuario, y no hay riesgo de enfermedad por descompresión, por lo que se puede realizar un ascenso libre de emergencia a la superficie. Siempre es una opción en aguas abiertas. La limitación crítica del rebreather de oxígeno es el límite de profundidad operativa máxima muy poco profundo , debido a consideraciones de toxicidad del oxígeno . [24]
Los SCR de adición activa varían en complejidad, pero todos funcionan con un circuito de respiración que normalmente está cerca del límite superior de su capacidad. Por lo tanto, si el sistema de adición de gas falla, el volumen de gas en el circuito generalmente seguirá siendo suficiente para no avisar al buceador de que el oxígeno se está agotando, y el riesgo de hipoxia es relativamente alto.
La adición de flujo másico constante proporciona al circuito gas añadido que es independiente de la profundidad y del consumo metabólico de oxígeno. Si no se tiene en cuenta la adición para compensar los aumentos de profundidad, la resistencia de la unidad es básicamente fija para una combinación determinada de orificio y gas de suministro. Sin embargo, la presión parcial de oxígeno variará dependiendo de las necesidades metabólicas y, por lo general, esto sólo es predecible dentro de unos límites. La composición incierta del gas significa que generalmente se hacen estimaciones del peor de los casos tanto para la profundidad operativa máxima como para consideraciones de descompresión. A menos que el gas sea monitoreado en tiempo real por una computadora de descompresión con un sensor de oxígeno, estos rebreathers tienen un rango de profundidad segura menor que el circuito abierto con el mismo gas y son una desventaja para la descompresión.
Un peligro específico del sistema de medición de gas es que si el orificio está total o parcialmente bloqueado, el gas en el circuito se quedará sin oxígeno sin que el buceador se dé cuenta del problema. Esto puede provocar hipoxia y pérdida del conocimiento sin previo aviso. Esto se puede mitigar monitoreando la presión parcial en tiempo real mediante un sensor de oxígeno, pero esto aumenta la complejidad y el costo del equipo.
El principio de funcionamiento es añadir una masa de oxígeno proporcional al volumen de ventilación. La adición de gas fresco se realiza controlando la presión en una cámara de dosificación proporcional al volumen del fuelle contrapulmonar. La cámara de dosificación se llena con gas fresco a una presión proporcional al volumen del fuelle, con la presión más alta cuando el fuelle está en la posición vacía. Cuando el fuelle se llena durante la exhalación, el gas se libera de la cámara de dosificación al circuito respiratorio, proporcional al volumen en el fuelle durante la exhalación, y se libera completamente cuando el fuelle está lleno. El exceso de gas se vierte al medio ambiente a través de la válvula de sobrepresión una vez que el fuelle está lleno.
La dosis no depende de la profundidad ni del consumo de oxígeno. La relación de dosificación es constante una vez seleccionado el gas, y las variaciones que quedan en la fracción de oxígeno se deben a variaciones en la relación de extracción. Este sistema proporciona una fracción de oxígeno bastante estable que es una aproximación razonable de circuito abierto para fines de descompresión y profundidad operativa máxima.
Si el suministro de gas al mecanismo de dosificación fallara sin previo aviso, la adición de gas se detendría y el buzo consumiría el oxígeno del gas del circuito hasta que se volviera hipóxico y el buzo perdiera el conocimiento. Para evitar esto, se necesita un sistema que advierta al buzo que hay una falla en el suministro de gas de alimentación, por lo que el buzo debe tomar las medidas adecuadas. Esto se puede hacer mediante métodos puramente mecánicos.
La adición pasiva se basa en la inhalación por parte del buceador para activar la adición de gas cuando el volumen de gas en el circuito de respiración es bajo. Esto avisará al buceador si el sistema de adición deja de funcionar por cualquier motivo, ya que el sistema de descarga continuará vaciando el circuito y el buceador tendrá un volumen cada vez menor de gas para respirar. Por lo general, esto proporcionará una advertencia adecuada antes de que sea probable que haya hipoxia.
Un mecanismo de adición de gas controlado por un contrapulmón de fuelle concéntrico se basa en la contracción total del contrapulmón para inyectar gas fresco. Esto funciona bien para mantener el volumen del circuito durante el descenso, pero puede no ser efectivo durante el ascenso si la expansión del gas en el circuito debido a la reducción de la presión ambiental es lo suficientemente rápida como para evitar que los fuelles activen suficientemente la válvula de adición. Este efecto puede contrarrestarse con un ascenso suficientemente lento o pausas frecuentes durante el ascenso para permitir la inhalación a una profundidad constante. La gravedad del riesgo también depende de la fracción de oxígeno del gas suministrado y de la proporción del fuelle.
La extensión de gas para el SCR de adición pasiva sin compensación de profundidad es directamente proporcional a la relación del fuelle: la proporción de gas que se descarga durante cada ciclo de respiración. Una proporción pequeña significa que la cantidad de gas agregada en cada ciclo es pequeña y el gas se reinspira más veces, pero también significa que se elimina más oxígeno de la mezcla de gases del circuito y, a poca profundidad, el déficit de oxígeno en comparación con el gas de suministro. la concentración es grande. Una relación de fuelle grande agrega una mayor proporción del volumen de respiración como gas fresco, y esto mantiene la mezcla de gases más cerca de la composición del suministro a poca profundidad, pero usa el gas más rápido.
El mecanismo es mecánicamente simple y fiable, y no es sensible al bloqueo por partículas pequeñas. Es más probable que tenga fugas que que se bloqueen, lo que consumiría el gas más rápido, pero no comprometería la seguridad de la mezcla de gases. La fracción de oxígeno del gas del circuito es considerablemente menor que la del gas de suministro en aguas poco profundas, y sólo ligeramente menor a mayor profundidad, por lo que el rango de profundidad seguro para un gas de suministro determinado es menor que para el circuito abierto, y la variación en la concentración de oxígeno es También es desventajoso para la descompresión. El cambio de gas puede compensar esta limitación a expensas de la complejidad de la construcción y operación. La capacidad de cambiar a circuito abierto en profundidades poco profundas es una opción que puede compensar la reducción del contenido de oxígeno a esas profundidades, a expensas de la complejidad operativa y el gran aumento del uso de gas mientras se está en circuito abierto. Esto puede considerarse un problema relativamente menor si se tiene en cuenta la necesidad de gas de rescate. El buceador llevará el gas de todos modos y usarlo para la descompresión al final de una inmersión no aumenta el volumen requerido para la planificación de la inmersión.
La fracción de oxígeno del circuito depende críticamente de una suposición precisa de la relación de extracción. Si se elige incorrectamente, la fracción de oxígeno puede diferir significativamente del valor calculado. Hay muy poca información disponible sobre la variación de la tasa de extracción en referencias de fácil acceso.
La extensión de gas para el rebreather de adición pasiva con compensación de profundidad es aproximadamente proporcional al uso metabólico. El volumen de gas vertido por el sistema es, para una profundidad determinada, una fracción fija del volumen respirado por el buceador, como en el caso del sistema sin compensación de profundidad. Sin embargo, esta relación cambia en proporción inversa a la presión ambiental: la relación del fuelle es mayor en la superficie y disminuye con la profundidad. El efecto es que se descarga una cantidad de gas de proporción de masa razonablemente constante con respecto al uso de oxígeno, y la válvula de adición suministra la misma cantidad, en promedio, para completar el volumen del circuito en estado estacionario. Esto es muy similar al SCR controlado por demanda que tiene efecto sobre la fracción de oxígeno del gas del circuito, que permanece casi constante en todas las profundidades donde la compensación es lineal y para los niveles de ejercicio aeróbico. Las limitaciones de este sistema parecen estar principalmente en la complejidad mecánica, el volumen y la masa del equipo. La linealidad de la compensación de profundidad está limitada por consideraciones estructurales, y por debajo de cierta profundidad la compensación será menos efectiva y finalmente se disipará. Sin embargo, esto no tiene un gran efecto sobre la fracción de oxígeno, ya que los cambios a esas profundidades ya son pequeños. Las concentraciones ligeramente más altas en este caso están un poco más cerca del valor del gas de suministro que si la compensación aún fuera efectiva. El PASCR con compensación de profundidad puede proporcionar gas respirable casi idéntico a un circuito abierto en un amplio rango de profundidad, con una fracción de oxígeno pequeña y casi constante en el gas respirable, lo que elimina una limitación importante del sistema no compensado a expensas de la complejidad mecánica.
El rebreather de circuito cerrado de mezcla de gases puede proporcionar una mezcla de gases optimizada para cualquier profundidad y duración determinada, y lo hace con gran precisión y eficiencia en el uso del gas hasta que falla, y hay varias formas en que puede fallar. Muchos de los modos de falla no son fácilmente identificados por el buceador sin el uso de sensores y alarmas, y varios modos de falla pueden reducir la mezcla de gases a una mezcla inadecuada para sustentar la vida. Este problema se puede gestionar monitoreando el estado del sistema y tomando las medidas adecuadas cuando se desvíe del estado previsto. La composición del gas del circuito es inherentemente inestable, por lo que se requiere un sistema de control con retroalimentación. Se debe medir la presión parcial de oxígeno, que es la característica que se va a controlar, y se debe proporcionar el valor al sistema de control para que adopte medidas correctivas. El sistema de control puede ser el buzo o un circuito electrónico. Los sensores de medición son susceptibles de fallar por varias razones, por lo que se requiere más de uno, de modo que si uno falla sin previo aviso, el buceador puede usar el/los otro(s) para realizar una finalización controlada de la inmersión. [5] [1]
El rebreather de circuito cerrado controlado manualmente (MCCCR o MCCR) depende de la atención, el conocimiento y la habilidad del buceador para mantener la mezcla de gases en la composición deseada. Se basa en sensores electroquímicos e instrumentos de monitoreo electrónico para proporcionar al buceador la información necesaria para tomar las decisiones necesarias y tomar las acciones correctas para controlar la mezcla de gases. Se requiere que el buzo esté consciente del estado del sistema en todo momento, lo que aumenta la carga de tareas, pero junto con la experiencia, el buzo desarrolla y conserva las habilidades para mantener la mezcla dentro de los límites planificados y está bien equipado para manejar problemas menores. fracasos. El buceador sigue siendo consciente de la necesidad de comprobar constantemente el estado del equipo, ya que esto es necesario para mantenerse con vida.
El rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente (ECCCR o ECCR) utiliza circuitos electrónicos para monitorear el estado del gas del circuito en tiempo real y realizar ajustes para mantenerlo dentro de tolerancias estrechas. Generalmente es muy eficaz en esta función hasta que algo sale mal. Cuando algo sale mal, el sistema debe notificar al buceador la falla para que se puedan tomar las medidas adecuadas. Pueden ocurrir dos fallas críticas que el buceador puede pasar desapercibidas.
Un problema insidioso con la falla del sensor de oxígeno es cuando un sensor indica una presión parcial de oxígeno baja que en realidad no es baja, sino una falla del sensor. Si el buceador o el sistema de control responden añadiendo oxígeno, se puede producir un gas hiperóxico que puede provocar convulsiones. Para evitar esto, se instalan múltiples sensores en los ECCCR, de modo que el fallo de una sola celda no tenga consecuencias fatales. Se utilizan tres o cuatro celdas para sistemas que utilizan lógica de votación. [19] [5]
Un circuito de control puede fallar de maneras complejas. Si no se realizan pruebas exhaustivas de los modos de falla, el usuario no puede saber qué podría suceder si el circuito falla y algunas fallas pueden producir consecuencias inesperadas. Una falla que no alerta al usuario sobre el problema correcto puede tener consecuencias fatales. [19]
Los sistemas de alarma ECCCR pueden incluir pantallas parpadeantes en los teléfonos, LED parpadeantes en los head-up displays , alarmas audibles y alarmas vibratorias. [19] [5] [1]
Varios modos de falla son comunes a la mayoría de los tipos de rebreather de buceo, y otros sólo pueden ocurrir cuando se utiliza la tecnología específica en el rebreather.
Hay varias formas en que el depurador puede fallar o volverse menos eficiente:
Consecuencias: La falta de eliminación del dióxido de carbono del gas respirable da como resultado una acumulación de dióxido de carbono que conduce a hipercapnia . Esto puede ocurrir gradualmente, durante varios minutos, con suficiente aviso al buceador para que salte, o puede ocurrir en segundos, a menudo asociado con un aumento repentino de la profundidad que aumenta proporcionalmente la presión parcial del dióxido de carbono, y cuando esto sucede, el inicio La variedad de síntomas puede ser tan repentina y extrema que el buceador no puede controlar su respiración lo suficiente como para cerrar y quitar el DSV y cambiarlo por un regulador de rescate. Este problema se puede mitigar mediante el uso de una válvula de rescate integrada en la boquilla del rebreather que permite cambiar entre el circuito y el circuito abierto sin quitar la boquilla. [25]
Prevención:
Mitigación: El procedimiento adecuado en caso de avance u otra falla del depurador es el rescate, ya que no se puede hacer nada para corregir el problema bajo el agua. La irrupción del depurador produce toxicidad por dióxido de carbono (hipercapnia), que generalmente produce síntomas de una necesidad poderosa, incluso desesperada, de respirar. Si el buceador no recurre rápidamente a un gas respirable con bajo contenido de dióxido de carbono, la necesidad de respirar puede impedir que se retire la boquilla incluso durante el breve tiempo necesario para realizar el cambio. Una válvula de rescate integrada en la válvula de buceo/superficie o conectada a la máscara facial reduce esta dificultad. [5]
El control de la presión parcial del oxígeno en el circuito respiratorio generalmente se realiza mediante celdas electroquímicas, que son sensibles al agua en la celda y en el circuito. También están sujetos a fallas graduales debido al uso de materiales reactivos y pueden perder sensibilidad en condiciones de frío. Cualquiera de los modos de falla puede dar lugar a lecturas inexactas, sin ninguna advertencia obvia. Las células deben probarse a la presión parcial de oxígeno más alta disponible y deben reemplazarse después de un período de uso y vida útil recomendados por el fabricante.
Prevención: Múltiples sensores de oxígeno con circuitos independientes reducen el riesgo de perder información sobre la presión parcial de oxígeno. Un CCR controlado electrónicamente generalmente utiliza un mínimo de tres monitores de oxígeno para garantizar que, si uno falla, podrá identificar la celda fallida con una confiabilidad razonable. El uso de celdas de sensores de oxígeno con diferentes edades o historiales reduce el riesgo de que todas fallen al mismo tiempo, y probar las celdas antes de una inmersión con una presión parcial de oxígeno por encima del valor de alarma probablemente identifique las celdas que están a punto de fallar. [5]
Mitigación: Si falla el monitoreo de oxígeno, el buceador no puede estar seguro de que el contenido de un rebreather CCR de mezcla de gases mantendrá la conciencia. El rescate es la única opción segura. [5] El monitoreo de oxígeno es generalmente una instalación opcional en un SCR, pero puede ser parte de los cálculos de descompresión en tiempo real. La acción adecuada dependerá de las circunstancias, pero este no es un evento que ponga en peligro la vida de inmediato.
Si se utiliza más de una celda de sensor de oxígeno estadísticamente independiente, es poco probable que más de una falle a la vez. Si se supone que solo una celda fallará, entonces al comparar tres o más salidas que han sido calibradas en dos puntos es probable que se detecte la celda que falló al suponer que dos celdas cualesquiera que produzcan la misma salida son correctas y la que produce una salida diferente está defectuoso. Esta suposición suele ser correcta en la práctica, sobre todo si existe alguna diferencia en la historia de las células implicadas. [29] El concepto de comparar la salida de tres celdas en el mismo lugar del circuito y controlar la mezcla de gases en función de la salida promedio de las dos con la salida más similar en un momento dado se conoce como lógica de votación, y es más fiable que el control basado en una sola celda. Si la salida de la tercera celda se desvía lo suficiente de las otras dos, una alarma indica una falla probable de la celda. Si esto ocurre antes de la inmersión, el rebreather se considera inseguro y no debe utilizarse. Si ocurre durante una inmersión, indica que el sistema de control no es confiable y se debe cancelar la inmersión. Continuar una inmersión usando un rebreather con una alarma de celda fallida aumenta significativamente el riesgo de una falla fatal en el control del circuito. Este sistema no es totalmente confiable. Se ha informado al menos de un caso en el que dos celdas fallaron de manera similar y el sistema de control descartó la celda buena restante. [30]
Si la probabilidad de falla de cada celda fuera estadísticamente independiente de las demás, y cada celda por sí sola fuera suficiente para permitir el funcionamiento seguro del rebreather, el uso de tres celdas completamente redundantes en paralelo reduciría el riesgo de falla en cinco o seis órdenes de magnitud. . [30]
La lógica de la votación cambia esto considerablemente. La mayoría de las celdas no deben fallar para que la unidad funcione de manera segura. Para decidir si una celda está funcionando correctamente, se debe comparar con el resultado esperado. Esto se hace comparándolo con los resultados de otras celdas. En el caso de dos celdas, si las salidas difieren, entonces al menos una debe estar equivocada, pero no se sabe cuál. En tal caso, el buzo debe asumir que la unidad no es segura y saltar al circuito abierto. Con tres celdas, si todas difieren dentro de una tolerancia aceptada, todas pueden considerarse funcionales. Si dos difieren dentro de la tolerancia y el tercero no, los dos que están dentro de la tolerancia pueden considerarse funcionales y el tercero defectuoso. Si ninguno está dentro de los límites de tolerancia entre sí, es posible que todos sean defectuosos, y si uno no lo está, no hay forma de identificarlo. [30]
Usando esta lógica, la mejora en la confiabilidad obtenida mediante el uso de la lógica de votación donde al menos dos sensores deben funcionar para que el sistema funcione se reduce considerablemente en comparación con la versión totalmente redundante. Las mejoras son sólo del orden de uno o dos órdenes de magnitud. Esto sería una gran mejora con respecto al sensor único, pero el análisis anterior ha asumido independencia estadística del fallo de los sensores, lo que generalmente no es realista. [30]
Los factores que hacen que las salidas de la celda en un rebreather sean estadísticamente dependientes incluyen: [30]
Esta dependencia estadística puede minimizarse y mitigarse mediante: [30]
Un método alternativo para proporcionar redundancia en el sistema de control es recalibrar los sensores periódicamente durante la inmersión exponiéndolos a un flujo de diluyente u oxígeno o ambos en diferentes momentos, y usando la salida para verificar si la celda está reaccionando apropiadamente al sistema de control. gas conocido a una profundidad conocida. Este método tiene la ventaja adicional de permitir la calibración a una presión parcial de oxígeno superior a 1 bar. [30] Este procedimiento se puede realizar automáticamente, cuando el sistema haya sido diseñado para hacerlo, o el buceador puede realizar manualmente un lavado de diluyente a cualquier profundidad a la que el diluyente sea respirable para comparar las lecturas de la celda con una presión conocida y absoluta para verifique los valores mostrados. Esta prueba no sólo valida la celda. Si el sensor no muestra el valor esperado, es posible que el sensor de oxígeno, el sensor de presión (profundidad), o la mezcla de gases , o cualquier combinación de estos, estén defectuosos. Como estos tres posibles fallos podrían poner en peligro la vida, la prueba es bastante potente. [30]
Si falla el circuito de control para la inyección de oxígeno, el modo habitual de falla resulta en el cierre de las válvulas de inyección de oxígeno. A menos que se tomen medidas, el gas respirable se volverá hipóxico con consecuencias potencialmente fatales. Un modo alternativo de falla es aquel en el que las válvulas de inyección se mantienen abiertas, lo que resulta en una mezcla de gases cada vez más hiperóxica en el circuito, lo que puede representar el peligro de toxicidad por oxígeno .
Prevención: Son posibles dos enfoques básicos. Se puede utilizar un sistema de control independiente redundante o se puede aceptar el riesgo de que falle el sistema único, y el buceador asume la responsabilidad del control manual de la mezcla de gases en caso de falla.
Mitigación: La mayoría (posiblemente todos) los CCR controlados electrónicamente tienen anulación de inyección manual. Si falla la inyección electrónica, el usuario puede tomar el control manual de la mezcla de gases siempre que el control de oxígeno siga funcionando de forma fiable. Por lo general, se proporcionan alarmas para advertir al buceador de una falla.
La resistencia a la respiración de un bucle puede más que triplicarse si el material del depurador se inunda. [31] La absorción de dióxido de carbono por el depurador requiere una cierta cantidad de humedad para la reacción, pero un exceso degradará la absorción y puede conducir a una ruptura acelerada.
Prevención: Las comprobaciones preventivas de fugas y el montaje cuidadoso son la clave para evitar fugas a través de las conexiones y detectar daños. La prueba de presión negativa es muy importante para este propósito. Esta prueba requiere que el circuito de respiración mantenga una presión ligeramente por debajo de la ambiental durante unos minutos para indicar que los sellos evitarán fugas hacia el circuito. Tenga cuidado al utilizar la válvula de buceo/superficie para evitar que se inunde la boquilla. Esta válvula siempre debe estar cerrada cuando la boquilla esté fuera de la boca bajo el agua.
Mitigación: el buceador generalmente se dará cuenta de la inundación por el aumento de la resistencia respiratoria, el ruido del agua o la acumulación de dióxido de carbono y, a veces, por la pérdida de flotabilidad. Un cóctel cáustico suele ser un signo de una inundación bastante extensa y sólo es probable si hay muchas partículas pequeñas en el material del depurador o si se utiliza un material absorbente relativamente soluble. Algunos rebreathers tienen trampas de agua para evitar que el agua que entra por la boquilla llegue hasta el depurador y, en algunos casos, existen mecanismos para eliminar el agua del circuito mientras se bucea. Algunos depuradores prácticamente no se ven afectados por el agua, ya sea por el tipo de medio absorbente o por una membrana protectora. [ cita necesaria ] Si todo lo demás falla y el circuito se inunda más allá de una funcionalidad segura, el buceador puede saltar al circuito abierto.
Un rebreather bien ensamblado y en buenas condiciones no debe filtrar gas del circuito respiratorio al ambiente, excepto lo requerido por consideraciones funcionales, como la ventilación durante el ascenso, o para compensar o controlar la adición de gas en un recipiente semicerrado. rebreather.
Prevención: La preparación previa al uso del rebreather incluye la verificación de los sellos y verificaciones de fugas posteriores al ensamblaje. La prueba de presión positiva verifica que la unidad ensamblada pueda mantener una ligera presión positiva interna durante un período corto, lo que es una indicación de que no hay fugas de gas fuera del circuito. La inspección y el reemplazo de componentes blandos deben detectar daños antes de que falle el componente. [5]
Mitigación: las fugas menores de gas no son en sí mismas un problema grave, pero a menudo son una señal de daño o ensamblaje incorrecto que luego puede convertirse en un problema más grave. Los manuales de operación del fabricante generalmente requieren que el usuario identifique la causa de cualquier fuga y la rectifique antes de usar el equipo. El equipo de buceo evaluará las fugas que se desarrollen durante una inmersión para determinar su causa y riesgo, pero a menudo no se puede hacer mucho al respecto en el agua. Se pueden tolerar fugas menores o se puede cambiar la inmersión, dependiendo de la gravedad y las circunstancias de la inmersión. Una fuga importante puede requerir un rescate. [5]
Un bloqueo del orificio de flujo de masa constante es una de las fallas más peligrosas de este tipo de rebreather semicerrado, ya que restringirá el suministro de gas de alimentación y puede provocar un circuito de gas hipóxico con un alto riesgo de que el buceador pierda el conocimiento y ya sea por ahogamiento o asfixia seca..
Prevención: La inspección y prueba de flujo del orificio CMF antes de cada inmersión o cada día de inmersión garantizará que el orificio no se obstruya por corrosión, y un microfiltro aguas arriba para atrapar partículas lo suficientemente grandes como para bloquear el orificio reducirá en gran medida el riesgo de obstrucción durante una inmersión por materia extraña en el suministro de gas. [ cita necesaria ] Algunos rebreathers usan dos orificios, ya que esto generalmente asegurará que al menos uno permanezca funcional y es menos probable que el gas se vuelva fatalmente hipóxico. [ cita necesaria ]
Mitigación: si se monitorea el contenido de oxígeno y el buceador identifica un problema con el suministro de gas de alimentación, es posible agregar gas manualmente o inducir el disparo de la válvula de diluyente automática exhalando al ambiente a través de la nariz y reduciendo así artificialmente el volumen. de gas en el circuito. La adición forzada de gas aumentará el contenido de oxígeno, pero se debe finalizar la inmersión ya que este problema no se puede solucionar durante la inmersión. Este peligro es el argumento más fuerte para el monitoreo de la presión parcial de oxígeno en un CMF SCR. [ cita necesaria ] .
El porcentaje de muertes que implican el uso de un rebreather entre los residentes de EE. UU. y Canadá aumentó de aproximadamente el 1 al 5 % del total de muertes por buceo recopiladas por Divers Alert Network entre 1998 y 2004. [32] Las investigaciones sobre las muertes por rebreather se centran en tres principales áreas: médica, de equipos y de procedimientos. [32]
Divers Alert Network (DAN) informa de 80 a 100 accidentes fatales por cada 500.000 a 1 millón de buceadores activos en los EE. UU., por año. Las tasas de accidentes en circuito abierto del British Sub-Aqua Club (BSAC) y DAN son muy similares, aunque las inmersiones del BSAC tienen una mayor proporción de inmersiones profundas y de descompresión.
Un análisis de 164 accidentes fatales con rebreather documentados desde 1994 hasta febrero de 2010 por Deeplife, informa una tasa de accidentes fatales de uno en 243 por año, utilizando una suposición conservadora de crecimiento lineal del uso de rebreather y un promedio de alrededor de 2500 participantes activos durante ese tiempo. Esta es una tasa de accidentes fatales de más de 100 veces mayor que la del buceo en circuito abierto. Las estadísticas indican que la elección del equipo tiene un efecto espectacular en la seguridad del buceo. [33]
Un análisis más detallado de estas muertes por rebreather [34] encontró imprecisiones significativas en los datos originales. Una revisión muestra que el riesgo de muerte al bucear con un rebreather es de alrededor de 5,33 muertes por cada 100.000 inmersiones, aproximadamente 10 veces el riesgo de bucear en circuito abierto o montar a caballo, cinco veces el riesgo de paracaidismo o ala delta, pero un octavo del riesgo. del salto base. No se encontraron diferencias significativas al comparar los mCCR con los eCCR o entre marcas de rebreather desde 2005, pero no se dispone de información precisa sobre el número de buceadores activos con rebreather y el número de unidades vendidas por cada fabricante. La encuesta también concluyó que gran parte del aumento de la mortalidad asociado con el uso de CCR puede estar relacionado con el uso a profundidades superiores a la media para el buceo recreativo y con comportamientos de alto riesgo por parte de los usuarios, y que la mayor complejidad de los CCR los hace más propensos a falla del equipo que el equipo OC. [34]
EN 14143 (2009) (Equipo respiratorio – Aparato de buceo autónomo con reinhalación [Autoridad: Unión Europea según la Directiva 89/686/EEC]) requiere que los fabricantes realicen un análisis de modo de falla, efectos y criticidad (FMECA), pero no es necesario publicar los resultados y, en consecuencia, la mayoría de los fabricantes mantienen la confidencialidad de su informe FMECA. EN 14143 también requiere el cumplimiento de EN 61508 . Según el informe de Deep Life, la mayoría de los fabricantes de rebreather no implementan esto, con las siguientes implicaciones: [33]
El análisis de los árboles de probabilidad de fallas para el buceo en circuito abierto muestra que el uso de un sistema paralelo o redundante reduce el riesgo considerablemente más que mejorar la confiabilidad de los componentes en un solo sistema crítico. [35] Estas técnicas de modelado de riesgos se aplicaron a los CCR e indicaron un riesgo de falla del equipo unas 23 veces mayor que el de un conjunto de circuito abierto de dos cilindros con colector. [34] Cuando se dispone de suficiente suministro redundante de gas respirable en forma de equipo de buceo de circuito abierto, el riesgo de falla mecánica de la combinación se vuelve comparable al de un circuito abierto. Esto no compensa un mantenimiento deficiente y controles previos a la inmersión inadecuados, comportamientos de alto riesgo o una respuesta incorrecta ante fallas. El error humano parece ser uno de los principales contribuyentes a los accidentes. [34]
No existen estadísticas formales sobre las tasas de falla de la electrónica submarina, pero es probable que el error humano sea más frecuente que la tasa de error de las computadoras electrónicas de buceo, que son el componente básico de la electrónica de control del rebreather, que procesa información de múltiples fuentes y tiene un algoritmo. para controlar el solenoide de inyección de oxígeno. El paquete de computadora de buceo sellado ha existido durante suficiente tiempo como para que los modelos de mejor calidad se hayan vuelto confiables y robustos en diseño y construcción. [19]
Un rebreather controlado electrónicamente es un sistema complejo. La unidad de control recibe información de varios sensores, evalúa los datos, calcula la siguiente acción o acciones apropiadas, actualiza el estado del sistema y muestra y realiza las acciones, en algunos casos utilizando retroalimentación en tiempo real para adaptar la señal de control. [19] Las entradas incluyen uno o más sensores de presión, oxígeno y temperatura, un reloj y posiblemente sensores de helio y dióxido de carbono. También hay una fuente de energía de batería y una interfaz de usuario en forma de pantalla visual y posiblemente alarmas sonoras y vibratorias. [19]
En un eCCR mínimo el sistema es muy vulnerable. Una sola falla crítica puede requerir procedimientos manuales para la recuperación de fallas o la necesidad de recurrir a un suministro alternativo de gas respirable. Algunas fallas pueden tener consecuencias fatales si no se detectan y se solucionan rápidamente. Las fallas críticas incluyen la fuente de alimentación, el sensor de oxígeno no redundante, el solenoide o la unidad de control. [19]
Los componentes mecánicos son relativamente robustos y confiables y tienden a degradarse de manera no catastrófica, y son voluminosos y pesados, por lo que los sensores electrónicos y los sistemas de control han sido los componentes donde generalmente se ha buscado una tolerancia mejorada a fallas . Las fallas de las celdas de oxígeno han sido un problema particular, con consecuencias previsiblemente graves, por lo que el uso de redundancia múltiple en el monitoreo de la presión parcial de oxígeno ha sido un área importante de desarrollo para mejorar la confiabilidad. Un problema a este respecto es el costo y la vida útil relativamente corta de los sensores de oxígeno, junto con su falla relativamente impredecible y su sensibilidad al medio ambiente. [19]
Para combinar la redundancia de celda con el circuito de monitoreo, el circuito de control y la redundancia de visualización, todas las señales de la celda deben estar disponibles para todos los circuitos de monitoreo y control en condiciones normales. Esto se puede hacer compartiendo señales en la etapa analógica o digital: el voltaje de salida de la celda se puede suministrar a la entrada de todas las unidades de monitoreo, o los voltajes de algunas celdas se pueden suministrar a cada monitor y compartir las señales digitales procesadas. Compartir señales digitales puede permitir un aislamiento más fácil de componentes defectuosos si se producen cortocircuitos. El número mínimo de celdas en esta arquitectura es dos por unidad de monitoreo, con dos unidades de monitoreo para redundancia, que es más que el mínimo de tres para la capacidad de lógica de votación básica. [19]
Los tres aspectos de un rebreather tolerante a fallas son redundancia de hardware, software robusto y un sistema de detección de fallas. El software es complejo y comprende varios módulos con sus propias tareas, como medición de la presión parcial de oxígeno, medición de la presión ambiental, control de la inyección de oxígeno, cálculo del estado de descompresión y la interfaz de usuario de visualización de estado e información y entradas del usuario. Es posible separar el hardware de la interfaz de usuario de la unidad de control y monitoreo, de una manera que permita que el sistema de control continúe funcionando si la interfaz de usuario relativamente vulnerable se ve comprometida. [19]
Los procedimientos necesarios para utilizar un modelo determinado de rebreather generalmente se detallan en el manual de operación y el programa de capacitación de ese rebreather, pero existen varios procedimientos genéricos que son comunes a todos o la mayoría de los tipos.
Antes de su uso, se debe llenar el recipiente del depurador con la cantidad correcta de material absorbente y se debe probar la unidad para detectar fugas. Generalmente se realizan dos pruebas de fuga. Estas se conocen generalmente como pruebas de presión positiva y negativa y prueban que el circuito de respiración es hermético para presiones internas más bajas y más altas que la exterior. La prueba de presión positiva garantiza que la unidad no perderá gas mientras está en uso, y la prueba de presión negativa garantiza que no se filtrará agua al circuito de respiración, donde puede degradar el medio depurador o los sensores de oxígeno.
Una prueba y calibración de los sensores de oxígeno forma parte de los controles diarios o previos a la inmersión de los rebreathers que los utilizan. Los rebreathers controlados electrónicamente pueden tener una rutina de verificación automática del sensor que compara las lecturas de todas las celdas utilizando el diluyente y oxígeno puro como gases de calibración. Por lo tanto, la calibración suele limitarse a una presión parcial de oxígeno de 1 bar, lo que no es óptimo ya que los puntos de ajuste suelen ser superiores a 1 bar. Para calibrar a más de un bar se necesita una cámara de calibración de celdas especial, que preferiblemente pueda probar y calibrar las celdas a entre 1,6 y 2 bar en oxígeno puro.
Respirar previamente la unidad (normalmente durante unos 3 minutos) poco antes de entrar al agua es un procedimiento estándar. Esto garantiza que el material del depurador tenga la oportunidad de calentarse a la temperatura de funcionamiento y funcione correctamente, y que la presión parcial de oxígeno en un rebreather de circuito cerrado se controle correctamente. [36] Se ha descubierto que la respiración previa no es confiable para verificar la función del depurador. [37]
Antes de retirar la boquilla de la boca, se debe cerrar la válvula de buceo/superficie (o activar la válvula de rescate) para evitar que el agua inunde el circuito. Esto debe invertirse cuando se reemplaza la boquilla. Operar el DSV o BOV suele ser una operación con una sola mano cuando la boquilla se sostiene por los dientes, pero generalmente requiere ambas manos si no está en la boca. No existen DSV automatizados, sólo el buceador puede evitar inundaciones.
La presión parcial de oxígeno es de importancia crítica en los CCR y se monitorea a intervalos frecuentes, particularmente al inicio de la inmersión, durante el descenso, donde pueden ocurrir aumentos transitorios debido a la compresión, y durante el ascenso, donde el riesgo de hipoxia es mayor. En los CCR controlados electrónicamente, esto lo hace el sistema de control y una alarma advierte al buceador de la divergencia del punto de ajuste. Es posible que el buceador necesite ajustar manualmente la mezcla o disminuir la velocidad de cambio de profundidad para ayudar al sistema de inyección a corregir la mezcla.
La acumulación de dióxido de carbono también es un peligro grave y la mayoría de los rebreathers no tienen monitoreo electrónico de dióxido de carbono. El buceador debe estar atento en todo momento a indicios de este problema. [36] Un compañero de buceo debe permanecer con un buzo con rebreather, quien debe tomar medidas de emergencia hasta que el buceador haya salido a la superficie de manera segura, ya que este es el momento en que es más probable que se necesite al compañero.
Muchas organizaciones de formación de buceadores enseñan la técnica del "flujo de diluyente" como una forma segura de restaurar la mezcla en el circuito a un nivel de oxígeno que no sea ni demasiado alto ni demasiado bajo. Solo funciona cuando la presión parcial de oxígeno en el diluyente por sí solo no causaría hipoxia o hiperoxia , como cuando se usa un diluyente normóxico y se observa la profundidad operativa máxima del diluyente . La técnica implica ventilar el circuito e inyectar diluyente simultáneamente. Esto elimina la mezcla anterior y la reemplaza con gas fresco con una fracción conocida de oxígeno.
Independientemente de si el rebreather en cuestión tiene la capacidad de atrapar cualquier ingreso de agua, el entrenamiento con un rebreather incluirá procedimientos para eliminar el exceso de agua. El método dependerá del diseño específico de la unidad, ya que hay una variedad de lugares en el circuito donde se acumulará el agua, lo que depende de los detalles de la arquitectura del circuito y de dónde ingresa el agua. En su mayoría, estos procedimientos se ocuparán del agua que entra a través de la boquilla, ya que es un problema común. [ cita necesaria ]
Cada modo de falla posible tiene una respuesta asociada. Aquellos que tienen más probabilidades de ocurrir o tener consecuencias graves tendrán asociados procedimientos de emergencia que se sabe que son efectivos y que el buzo debe aprender para ser considerado adecuadamente capacitado, y debe poder realizar de manera confiable bajo estrés para ser considerado competente. Muchos de los procedimientos de emergencia del buceo con rebreather son idénticos o similares a los del buceo en circuito abierto.
Mientras el buceador está bajo el agua, el rebreather puede fallar y no ser capaz de proporcionar una mezcla de respiración segura durante el ascenso de regreso a la superficie. En este caso, el buceador necesita una fuente de respiración alternativa: el gas de rescate.
Aunque algunos buceadores con rebreather, conocidos como " alpinistas ", no llevan equipo de rescate, la estrategia de rescate se convierte en una parte crucial de la planificación de la inmersión, particularmente para inmersiones largas y más profundas en el buceo técnico . A menudo, la inmersión planificada está limitada por la capacidad del conjunto de rescate y no por la capacidad del rebreather.
Son posibles varios tipos de rescate:
En todos los casos, al rescatar el circuito del rebreather se debe aislar del agua para evitar inundaciones y pérdidas de gas que podrían afectar negativamente a la flotabilidad. Puede ser necesario cerrar las válvulas de suministro de gas en los cilindros para evitar que un sistema de control defectuoso o un ADV de flujo libre continúen agregando gas al circuito, lo que también afectaría negativamente la flotabilidad, posiblemente haciendo imposible que el buzo permanezca en la profundidad correcta para la descompresión.
Una válvula de rescate (BOV) es una válvula de demanda de circuito abierto instalada en la boquilla de un rebreather con un mecanismo operado manualmente para cambiar de circuito cerrado a circuito abierto. La posición que selecciona la válvula de demanda de circuito abierto puede sustituir el estado cerrado de una válvula de superficie de buceo (DSV), ya que el circuito de respiración está sellado de manera efectiva cuando está en rescate. [40] Una válvula de rescate permite al buceador cambiar de circuito cerrado a circuito abierto sin necesidad de cambiar las boquillas. Esto puede ahorrar tiempo en caso de emergencia, ya que la válvula de demanda de rescate está instalada para uso inmediato. Esto puede ser importante en una situación de hipercapnia aguda grave , cuando el buzo físicamente no puede contener la respiración el tiempo suficiente para cambiar las boquillas. El suministro de gas al BOV suele realizarse desde el cilindro de diluyente incorporado, pero se pueden hacer arreglos para conectar el gas externo mediante conectores rápidos. [5]
El rescate a circuito abierto generalmente se considera una buena opción cuando hay incertidumbre sobre cuál es el problema o si se puede resolver. El procedimiento de rescate depende de los detalles de la construcción del rebreather y del equipo de rescate elegido por el buceador. Pueden ser posibles varios métodos:
El uso de gas de rescate distribuido entre los miembros del equipo puede usarse como estrategia de rescate, pero generalmente solo permite rescatar a un buzo. Dado que la probabilidad de que un segundo buceador también experimente una falla en el rebreather en la misma inmersión es baja, el equipo puede considerar esto como un riesgo aceptable. Esta es una situación similar a la de los buceadores recreativos que dependen del compañero para obtener gas de emergencia en una situación en la que no es posible un ascenso inmediato y seguro a la superficie. Con este sistema, el buceador nunca es autosuficiente y, si un buzo se separa del grupo, el suministro de gas de emergencia para el grupo no está disponible para todos. [38]
Una alternativa al rescate a circuito abierto es el rescate a rebreather, cerrando la DSV de la boquilla del rebreather primario y cambiando a la boquilla de un conjunto de rebreather de rescate independiente. Esto no significa recurrir a un circuito abierto, pero tiene ventajas logísticas en inmersiones donde la cantidad suficiente de gas de circuito abierto para llegar a la superficie puede ser excesiva y un segundo rebreather es menos voluminoso. Puede haber una etapa intermedia en la que el buzo salta hacia un circuito abierto con gas diluyente mientras prepara el rebreather de rescate. [19] [38]
Para aprovechar todo el potencial del buceo en circuito cerrado para inmersiones de larga duración, es necesario un sistema de rescate equivalente. Se han desarrollado, probado y considerado practicables para diferentes situaciones configuraciones que utilizan dos rebreathers de montaje trasero, uno de montaje trasero y otro de montaje lateral, y dos rebreathers de montaje lateral. Una preparación adecuada y completa y pruebas previas a la inmersión son esenciales, ya que no es posible corregir algunos tipos de errores en el agua. [38]
Generalmente no es seguro confiar en un cambio inmediato a un respirador de rescate. Es necesario comprobar el circuito antes de respirar desde él, y hay estados del circuito de rescate que son extremadamente peligrosos debido a una presión interna inadecuada o una presión parcial de oxígeno. Un rescate preliminar para abrir el circuito le da al buceador tiempo para realizar una evaluación controlada del estado del circuito de rescate y realizar los ajustes necesarios para que sea seguro respirar a la profundidad actual. [38]
Mientras el buceador no esté usando el rebreather de rescate, no tendrá retroalimentación sobre la presión interna del circuito, que puede ser menor o mayor que la presión ambiental, aunque el ADV y la descarga de sobrepresión deberían corregir esto automáticamente si todas las válvulas están configuradas y funcionando. correctamente y no se ha cambiado nada de forma involuntaria o accidental durante la inmersión. [38] Es prudente comprobar el estado del circuito de rescate durante el descenso, ocasionalmente durante el sector inferior, y es necesario descargar el exceso de gas de su circuito durante el ascenso. Es de vital importancia evitar que se inunde cualquiera de los bucles durante estas comprobaciones, cerrando la boquilla antes de sacarla de la boca. [38]
El rebreather de rescate debe colocarse de manera que el trabajo respiratorio sea aceptable con el buceador en el rango de posiciones que probablemente sean necesarias para el regreso a la superficie. Esto requiere que los contrapulmones estén a la profundidad del pecho del buceador. [38] Algunos controladores electrónicos CCR no son compatibles con dejarse funcionando mientras el circuito no está en uso, e intentarán alcanzar el punto de ajuste independientemente de si es factible. Un rebreather destinado a esta función puede tener una configuración de rescate, que pone los solenoides en espera, pero monitorea y muestra la mezcla del circuito. El uso eficaz y seguro de un rebreather de rescate requiere una práctica considerable y presenta al buceador un alto nivel de carga de trabajo. [38]
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La capacitación en el uso de rebreather tiene dos componentes: capacitación genérica para la clase de rebreather, que incluye la teoría de funcionamiento y los procedimientos generales, y capacitación específica para el modelo de rebreather, que cubre los detalles de preparación, pruebas, mantenimiento del usuario y resolución de problemas. y aquellos detalles de los procedimientos operativos normales y de emergencia que son específicos del modelo de rebreather. El entrenamiento cruzado de un modelo a otro generalmente solo requiere el segundo aspecto si el equipo es similar en diseño y operación. [ cita necesaria ]
Las organizaciones militares suelen utilizar sólo una pequeña cantidad de modelos. Normalmente, un rebreather de oxígeno para nadadores de ataque y un rebreather de mezcla de gases para trabajos de buceo de autorización, lo que simplifica los requisitos logísticos y de entrenamiento. [ cita necesaria ]
El buceo con rebreather con fines recreativos generalmente se clasifica como buceo técnico y la capacitación la brindan las agencias de certificación de buceadores técnicos. La formación de buzos científicos sobre rebreathers suele ser realizada por estas mismas agencias de formación de buzos técnicos, ya que el uso de rebreathers por parte de la comunidad de buceo científico suele ser insuficiente para justificar una formación interna separada. [ cita necesaria ]
Las aplicaciones de buceo recreativo y científico se basan en una gama mucho más amplia de modelos, y cualquier agencia de capacitación en buceo técnico puede emitir una certificación para un número arbitrario de rebreathers dependiendo de las habilidades de sus instructores registrados. La mayoría de los fabricantes de rebreather recreativos exigen que la capacitación en sus equipos se base en la capacitación originada por el fabricante, es decir, los instructores típicamente están certificados por el fabricante. [ cita necesaria ]
Una recomendación consensuada del Taller de Buceo Científico y Rebreathers de febrero de 2015 fue que los buceadores científicos con rebreather deberían mantener vigente el buceo con rebreathers mediante una actividad anual mínima de 12 inmersiones con un tiempo de inmersión mínimo de 12 horas, y que esto podría ser insuficiente para algunas actividades. . También recomendaron que la formación de buzos debería incluir el manejo de un buzo con rebreather que no responde. [41]
El primer rebreather de buceo comercialmente práctico fue diseñado y construido por el ingeniero de buceo Henry Fleuss en 1878, mientras trabajaba para Siebe Gorman en Londres. [42] Su aparato respiratorio autónomo consistía en una máscara de goma conectada a una bolsa de respiración, con un estimado de 50 a 60% de oxígeno suministrado desde un tanque de cobre y dióxido de carbono lavado pasándolo a través de un haz de hilo de cuerda empapado en una solución de potasa cáustica , cuyo sistema permite una duración de inmersión de hasta unas tres horas. Fleuss probó su dispositivo en 1879 pasando una hora sumergido en un tanque de agua y luego, una semana más tarde, sumergiéndose a una profundidad de 5,5 metros (18 pies) en aguas abiertas, en cuya ocasión resultó levemente herido cuando sus asistentes lo arrastraron abruptamente hacia la superficie. [42] [43] Este aparato fue utilizado por primera vez en condiciones operativas en 1880 por Alexander Lambert, el buzo líder en el proyecto de construcción del túnel Severn , quien pudo viajar 1000 pies (300 m) en la oscuridad para cerrar varias compuertas sumergidas . en el túnel; Esto frustró los mejores esfuerzos de los buzos estándar debido a la distancia extremadamente larga, a lo largo de la cual sus mangueras de suministro de aire se enredaban con los escombros sumergidos, y las fuertes corrientes de agua en los trabajos. [42] [44]
Fleuss mejoró continuamente su aparato, agregando un regulador de demanda [ se necesita aclaración ] y tanques capaces de contener mayores cantidades de oxígeno a mayor presión. Sir Robert Davis , director de Siebe Gorman, mejoró el rebreather de oxígeno en 1910 [42] [43] con su invención del aparato de escape sumergido Davis , el primer rebreather fabricado en cantidad. Aunque estaba destinado principalmente como aparato de escape de emergencia para tripulaciones de submarinos , pronto también se utilizó para bucear , siendo un práctico aparato de buceo en aguas poco profundas con una autonomía de treinta minutos, y como equipo de respiración industrial . [43]
La plataforma constaba de una bolsa de flotación/respiración de caucho que contenía un recipiente de hidróxido de bario para absorber el dióxido de carbono exhalado y, en un bolsillo en el extremo inferior de la bolsa, un cilindro de presión de acero que contenía aproximadamente 56 litros (2,0 pies cúbicos) de oxígeno a una presión de 120 bares (1700 psi) que estaba equipada con una válvula de control y conectada a la bolsa respiratoria . Al abrir la válvula del cilindro se admitió oxígeno a la bolsa a presión ambiente. La plataforma también incluía una bolsa de flotación de emergencia en su parte delantera para ayudar a mantener a flote al usuario. Después de un mayor desarrollo por parte de Davis en 1927, la Royal Navy adoptó el DSEA . [45]
En 1911, Dräger de Lübeck probó un sistema de rebreather semicerrado autónomo para equipos de buceo estándar , que utilizaba un sistema de inyector para hacer circular el gas respirable a través del depurador y el circuito de respiración, que incluía todo el interior del casco. Este se puso en servicio poco después y estaba disponible en dos versiones, un rebreather de oxígeno DM20 para profundidades inferiores a 20 m y un rebreather de nitrox DM40 para profundidades de hasta 40 m. Fue posible minimizar el trabajo respiratorio y utilizar un casco sin boquilla porque el gas circulaba neumáticamente. [46] La Marina de los EE. UU. desarrolló una variante del sistema Mark V para buceo con heliox. Estos se utilizaron con éxito durante el rescate de la tripulación y el salvamento del USS Squalus en 1939. El casco de gas mixto de heliox Mark V Mod 1 de la Marina de los EE. UU. se basa en el casco Mark V estándar , con un recipiente de limpieza montado en la parte posterior del casco. y un sistema de inyección de gas de entrada que recircula el gas respirable a través del depurador para eliminar el dióxido de carbono y así conservar el helio. [47] El suministro de gas en el buzo estaba controlado por dos válvulas. La "válvula Hoke" controlaba el flujo a través del inyector hacia el "aspirador" que hacía circular el gas desde el casco a través del depurador, y la válvula de control principal se usaba para el rescate al circuito abierto, para lavar el casco y para obtener gas adicional cuando se trabaja duro o se desciende. . El caudal de la boquilla del inyector era nominalmente de 0,5 pies cúbicos por minuto a 100 psi por encima de la presión ambiental, lo que expulsaría 11 veces el volumen del gas inyectado a través del depurador. [48]
Durante la década de 1930 y durante la Segunda Guerra Mundial , los británicos, italianos y alemanes desarrollaron y utilizaron ampliamente respiradores de oxígeno para equipar a los primeros hombres rana . Los británicos adaptaron el aparato de escape sumergido Davis y los alemanes adaptaron los respiradores de escape submarinos Dräger para sus hombres rana durante la guerra. [49] Los italianos desarrollaron rebreathers similares para los nadadores de combate de la Decima Flottiglia MAS , especialmente el Pirelli ARO. [50] En los EE. UU., el mayor Christian J. Lambertsen inventó un respirador de oxígeno submarino que nada libremente en 1939, que fue aceptado por la Oficina de Servicios Estratégicos . [51] En 1952 patentó una modificación de su aparato, esta vez llamado SCUBA, (un acrónimo de "aparato respiratorio autónomo bajo el agua"), [52] [53] [54] [55] que más tarde se convirtió en el genérico inglés palabra para equipo de respiración autónoma para buceo, y posteriormente para la actividad que utiliza el equipo. [56] Después de la Segunda Guerra Mundial, los hombres rana militares continuaron usando rebreathers ya que no hacen burbujas que delaten la presencia de los buzos. El alto porcentaje de oxígeno utilizado por estos primeros sistemas de rebreather limitaba la profundidad a la que podían usarse debido al riesgo de convulsiones causadas por la toxicidad aguda del oxígeno .
En los primeros días del buceo técnico (aproximadamente a finales de los años 1980 y principios de los 1990) hubo un interés considerable en la tecnología de rebreather de mezcla de gases, ya que parecía ofrecer tiempos de fondo significativamente prolongados, que en sistemas de circuito cerrado, podían ser en gran medida independientes de la profundidad. También parecía útil para minimizar la obligación de descompresión y optimizar la descompresión, aunque en ese momento aún no era evidente toda la complejidad de lograr sistemas y procedimientos aceptablemente seguros, y la tecnología requerida aún no estaba disponible. La revista técnica de buceo aquaCorps informó por primera vez sobre los rebreathers en su segundo número de junio de 1990, y el tema se cubrió en la mayoría de los números posteriores, incluido un número completo en enero de 1993. [57]
En mayo de 1994 se celebró el primer Foro Rebreather en Key West, Florida, organizado por Michael Menduno y Tracy Robinette, con invitados como el Dr. Edward D. Thalmann , investigador de fisiología del buceo de la Marina de los EE. UU. y desarrollador de las tablas de descompresión de mezcla de gases de la Marina de los EE. UU. , y el inventor Alan Krasberg, que había realizado un importante trabajo de desarrollo en rebreathers de circuito cerrado de mezcla de gases. Entre los 90 asistentes se encontraban cinco fabricantes de rebreather, varias agencias de capacitación y representantes de comunidades de buceo recreativo, militar y comercial. El foro reconoció que había mercado para los rebreathers recreativos pero no oferta. La única comunidad que utilizaba rebreathers con éxito en ese momento era el ejército, y su éxito dependía del uso disciplinado y de un muy buen soporte técnico. El buceo comercial los había rechazado por considerarlos demasiado complejos y poco fiables. También estaba claro que los requisitos de formación para el buceo con rebreather serían más complejos que para el circuito abierto, que los rebreathers semicerrados probablemente serían más fáciles de introducir en el mercado del buceo recreativo debido a su relativa simplicidad y menor costo, y que, a diferencia de la reacción inicial al nitrox, no parecía haber gran preocupación de que la tecnología fuera inapropiada para el buceo recreativo: el director de desarrollo técnico de PADI, Karl Shreeves, indicó que cuando la tecnología estuviera lista, PADI proporcionaría capacitación. A pesar de los continuos talleres sobre rebreather y de inmersiones de prueba en futuras conferencias anuales, la disponibilidad real de rebreather tardó en materializarse. [57]
Dräger introdujo un rebreather de circuito semicerrado diseñado para buceadores recreativos llamado Atlantis en 1995. La empresa había acumulado experiencia en el diseño y fabricación de rebreather desde 1912, y era un importante fabricante de rebreathers militares, lo que contribuyó a su credibilidad. En Japón, Grand Bleu comercializó otra unidad semicerrada recreativa denominada Fieno . [57]
El Rebreather Forum 2.0 se celebró en Redondo Beach, California, en septiembre de 1996, y las actas fueron publicadas por la filial de PADI, Diving Science and Technology (DSAT). En ese momento, Dräger informó que había vendido alrededor de 850 rebreathers semicerrados Atlantis y se estimó que se pudieron haber vendido hasta 3000 Fienos en Japón. Las armadas británica y estadounidense eran en ese momento los mayores usuarios de rebreathers mixtos de gas, con aproximadamente 240 unidades en servicio. Se estimó que la comunidad de buceo técnico, en su mayoría equipos de exploración y cineastas, utilizaba entre 25 y 50 unidades de gas mixto. El foro identificó un interés generalizado en los rebreathers recreativos y reconoció que existían riesgos complejos. En esta etapa no había capacitación estandarizada y se recomendó a las agencias que trabajaran con los fabricantes para desarrollar respuestas efectivas a los modos de falla, y se recomendó a los instructores que poseyeran o tuvieran acceso a los modelos en los que planeaban brindar capacitación. [57]
En ese momento, sólo las tablas de descompresión de PO 2 constante de 0,7 atm de la Marina de los EE. UU . habían sido validadas para nitrox y heliox, y no estaba claro si sería eficaz reprogramar los algoritmos existentes para utilizar el PO 2 proporcionado por los rebreathers. Algunas recomendaciones publicadas por el foro incluyeron pruebas de terceros para garantizar la calidad, el uso de máscaras faciales completas o correas de retención de boquillas, el cumplimiento del sistema de compañeros y un punto de ajuste máximo de PO 2 de 1,3 atm. También se reconoció que el desarrollo y uso de monitores de CO 2 a bordo , que no estaban disponibles en ese momento, contribuirían a mejorar la seguridad. [57]
En 1996, Cis-Lunar Development Labs vendía su rebreather MK-IV. Aproximadamente un año después (1997), Ambient Pressure Diving en el Reino Unido comenzó a vender el rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente Inspiration , seguido por el KISS de Jetsam Technologies. [57]
En 1998, el buzo de cuevas francés Olivier Isler utilizó un rebreather semicerrado RI 2000 totalmente redundante en el resurgimiento de Doux de Coly, Francia. [57]
La recomendación de PO 2 máxima apoyada por la comunidad de buceo técnico ha aumentado desde entonces a 1,4 atm para la inmersión de trabajo y 1,6 atm para la descompresión, en parte debido al consejo del fisiólogo de buceo Dr. Bill Hamilton , y en parte debido a una experiencia satisfactoria. Se predijo que la seguridad sería el mayor desafío para la aceptación de los rebreathers, y esto resultó ser cierto. Se registraron 200 muertes por rebreather en todo el mundo entre 1998 y 2012, cuando se celebró el tercer foro sobre rebreather: alrededor de 10 por año entre 1998 y 2005, y alrededor de 20 por año entre 2006 y 2012, lo que representa un riesgo de cinco a diez veces mayor que en buceo en circuito abierto. La evidencia sugiere que la seguridad ha seguido mejorando desde 2012. [57]
Los investigadores biológicos han utilizado rebreathers de circuito cerrado desde finales de la década de 1960, y desde principios de siglo ha aumentado su aplicación en las ciencias marinas. [58]
Entre 1998 y 2013, unos 52 miembros organizativos de la AAUS informaron de 10.988 inmersiones con rebreather con una duración total de aproximadamente 9.915 horas. Hubo una incidencia de enfermedad por descompresión, edema pulmonar idiopático por inmersión e hipoxia asociada con estas inmersiones. [59]
Durante este período, los miembros de la AAUS registraron 1.675.350 inmersiones en circuito abierto con un tiempo de inmersión de 1.148.783 horas. El número de inmersiones con rebreather es aproximadamente el 0,7% del número total y aproximadamente el 0,9% del tiempo bajo el agua registrado para las inmersiones OC, pero el número y la duración de las inmersiones con rebreather han aumentado de manera bastante constante durante este período. Se informaron 17 modelos de rebreather, incluidos rebreathers de oxígeno y rebreathers de gases mixtos. El 52% de las inmersiones fueron con fines científicos operativos y el 48% con fines de entrenamiento. El 23% de las inmersiones requirieron paradas de descompresión. Durante este período ha habido un aumento general en el número de inmersiones profundas de más de 191 pies (58 m) con rebreathers y una disminución en el número de inmersiones profundas en circuito abierto. [59]
Los rebreathers brindan ventajas específicas para la investigación biológica submarina, particularmente para aplicaciones que dependen de observadores discretos o para un acercamiento sigiloso a la vida silvestre para capturar o marcar, e investigaciones que requieren duraciones prolongadas bajo el agua u operaciones a una profundidad relativamente profunda (más de 50 metros (160 pies). )) entornos, especialmente en lugares remotos con dificultades logísticas. Muchas instituciones científicas han tardado en adoptar la tecnología de rebreather, pero los avances en la tecnología de rebreather están ampliando su aceptación. [58]
Uno de los primeros usuarios de rebreathers para la ciencia fue Walter Starck, quien inventó el primer rebreather de circuito cerrado controlado electrónicamente para su uso en investigaciones biológicas submarinas, al que pronto siguió su uso en el proyecto Tektite II para investigaciones biológicas durante excursiones desde el fondo sumergido. hábitat. A mediados de la década de 1980, el interés en la aplicación de rebreathers para la exploración científica de cuevas coincidió con la actividad de exploración amateur que llegó a conocerse como buceo técnico, y los cineastas submarinos Howard Hall y Bob Cranston comenzaron a utilizar rebreathers para acercarse a la vida marina bajo el agua con menor riesgo de afectar el comportamiento. [58]
A mediados y finales de la década de 1990, varios fabricantes pudieron conseguir rebreathers más fácilmente, y la comunidad científica comenzó a utilizarlos con más frecuencia, particularmente donde sus ventajas logísticas eran más evidentes. [58]
Una ventaja importante de los rebreathers de circuito cerrado para el buceo de investigación biológica es la ausencia de ruido y perturbaciones visuales debido a las burbujas de gas exhalado, que se sabe que tienen efectos perturbadores en el comportamiento de los animales. Esto ha demostrado ser especialmente eficaz cuando el buceador necesita acercarse o capturar animales como las nutrias marinas, y ha facilitado considerablemente la grabación de los sonidos de los animales. El uso de rebreathers reduce los problemas de múltiples inmersiones y descompresiones al permitir a los buzos realizar una única inmersión de larga duración sin la necesidad de regresar a la superficie o a la costa entre múltiples inmersiones, particularmente cuando es deseable una observación continua. La capacidad de mantener una presión parcial de oxígeno constante puede permitir tiempos de inmersión mucho más prolongados en rangos de profundidad media sin incurrir en una obligación de descompresión, y puede permitir que una única inmersión multinivel sea suficiente donde antes se requerían varias inmersiones en circuito abierto. El desembolso de capital para equipos y capacitación a veces puede compensarse rápidamente con la mayor eficiencia de realizar un trabajo en una inmersión en un día. Es posible realizar ahorros considerables en el costo del diluyente de helio para inmersiones más profundas, especialmente en lugares remotos donde el costo del helio puede ser diez veces mayor que en áreas industrializadas. [58]
Los sumergibles de investigación permiten el acceso directo a entornos más profundos, pero su funcionamiento cuesta mucho más que el de los rebreathers y están limitados a regiones donde dichos sumergibles están en uso activo debido a los requisitos logísticos y el costo de funcionamiento de los buques de apoyo. También tienen una capacidad limitada para explorar, tomar muestras y documentar estructuras complejas de arrecifes de coral debido a limitaciones de volumen, maniobrabilidad y destreza. [58]
Los avances en los rebreathers de gases mixtos de circuito cerrado controlados electrónicamente han ampliado el rango de buceo científico a presión ambiental desde mediados de los años 1990. Varias partes interesadas en la investigación han comenzado a buscar y adquirir datos en lugares que antes eran inaccesibles. Los programas de buceo científico han estado estableciendo y desarrollando instalaciones de buceo técnico para permitir a los científicos marinos acceder de forma segura a estas regiones. La naturaleza de esta exposición al buceo de largo alcance hace necesario modificar y adaptar los procedimientos para garantizar operaciones aceptablemente seguras. En gran medida, esto implica un alto nivel de competencia en el funcionamiento del equipo rebreather, de modo que el buceador tenga suficiente exceso de capacidad para permitir que la tarea científica se lleve a cabo con éxito sin comprometer la seguridad. Esto requiere un alto nivel de competencia como condición para completar la formación inicial y el mantenimiento de esta competencia mediante una actividad de buceo suficiente y adecuada, o mediante una formación de actualización e inmersiones de entrenamiento después de un período de inactividad. Se ha recomendado el uso de listas de verificación aprobadas institucionalmente para la preparación del equipo y la planificación de la inmersión como una forma de reducir los errores y garantizar que se sigan todos los pasos esenciales. [60]
En el buceo científico el objetivo principal es normalmente la tarea planificada de la inmersión, y la inmersión es la forma más efectiva de llegar y regresar del lugar donde se realizará el trabajo científico. En el entorno submarino, el soporte vital debe necesariamente tener prioridad sobre todas las demás consideraciones y, cuando se descuida, puede tener resultados fatales. Los equipos de circuito abierto son simples, robustos y confiables y requieren poca gestión más allá del monitoreo del estado del gas y de la descompresión. Con los rebreathers, la mezcla de gases es dinámica y se monitorea y, cuando es necesario, el control del equipo es de importancia crítica. Es posible que sean necesarias modificaciones de procedimiento para mantener un nivel similar de seguridad. [61]
La considerable variación en los sistemas de control entre marcas y, en algunos casos, modelos, de rebreathers controlados electrónicamente hace que no sea realista esperar poder mantener una familiaridad reflexiva con varias unidades y también tener la capacidad suficiente para realizar la tarea científica de manera efectiva además de administrar el rebreather, y cuanto más compleja sea la inmersión y cuanto más complejo sea el trabajo científico, mayor será el riesgo. Además de garantizar pruebas adecuadas previas a la inmersión para garantizar que el equipo funciona correctamente, se ha propuesto tener un miembro del equipo menos involucrado en la ciencia y altamente capacitado con el rebreather disponible para monitorear al buzo que trabaja o a un par de buzos que trabajan y su equipo. como una forma de reducir el riesgo de que una falla pase desapercibida o ignorada. Este buceador de apoyo a la seguridad también puede reducir la carga de tareas del investigador al llevar parte del equipo científico. [61]
Un equipo de buceo en modo mixto es un equipo de compañeros donde los buceadores utilizan diferentes modos de buceo en la misma inmersión, como un buzo en circuito abierto y el otro en rebreather. El buceo con rebreather en plataforma mixta se refiere al uso de diferentes marcas o modelos de rebreather en la misma inmersión. [62]
Hay perfiles de inmersión y tareas en las que los modos mixtos pueden no funcionar bien debido a requisitos incompatibles en cuanto a tiempos de fondo, descompresión y planificación de gas, pero hay una amplia gama de operaciones en las que esto es mucho menos problemático, aunque es necesario para ambos. Los miembros del equipo pueden ayudarse mutuamente en una emergencia, lo que requiere la capacidad de reconocer problemas y el conocimiento, las habilidades y el equipo para responder adecuadamente. Esto incluye conocimiento de los procedimientos de emergencia apropiados para el equipo del otro buceador. Es necesaria cierta capacitación e información, y los procedimientos apropiados deben estar cubiertos en el manual de operaciones. Se aplican consideraciones similares al buceo en plataformas mixtas, pero en menor medida. [62]
En 2016, había tres conjuntos de estándares de rebreather para el buceo científico en los EE. UU.: los de la Academia Estadounidense de Ciencias Subacuáticas (AAUS), el Servicio de Parques Nacionales (NPS) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). [63]
Las tres organizaciones requieren el estatus de buceador científico completo con certificación de nitrox como requisito previo, la NOAA requiere una certificación de 130 pies (40 m) y 100 inmersiones en aguas abiertas, mientras que AAUS y NPS requieren 100 pies (30 m) y 50 inmersiones en aguas abiertas. Cada agencia especifica una certificación gradual para profundidades crecientes, y la certificación es válida sólo para el tipo de rebreather en el que se entrenó, para condiciones ambientales similares a las del entrenamiento. La formación presencial incluye repaso teórico de los temas incluidos en la formación en circuito abierto, y planificación de descompresión y buceo adecuada a la unidad elegida. Los temas más técnicos incluyen el diseño y operación del sistema, configuración y pruebas previas a la inmersión, avería y mantenimiento posteriores a la inmersión, gestión de la exposición al oxígeno y la descompresión, planificación de operaciones de inmersión, reconocimiento de problemas y gestión específica de la unidad elegida. La capacitación práctica incluye calibración del sistema y controles de operación, preparación y manejo de recipientes absorbentes, ensamblaje del circuito de respiración, control de presión y función de la válvula antirretorno, análisis de gases, evaluación de la función previa a la respiración, control de flotabilidad, monitoreo del sistema durante la inmersión y procedimientos de rescate. y mantenimiento del usuario del sistema, y experiencia de exposición mediante horas mínimas de tiempo bajo el agua en condiciones supervisadas. [63]
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