Manualul de instrucie al scafandrului

CAPITOLUL IITeoria decompresieiSECIUNEA 1 Variaia tensiunii gazului n esuturi n funcie de timp i presiune Gazul inert din amestecurile respiratorii se dizolv n ap i lipidele din organism, funcie de presiune i durata expunerii la presiunea respectiv. Prin expunere la presiune ncepe un proces de saturare a esuturilor organismului uman cu gaz inert, proces care se desfoar dup o funcie exponenial n care compoziia i structura esutului considerat joac un rol preponderent (fig.3.1).

Figura 2.1. Curbele teoretice de absorbie i eliminare a azotului de ctre un esut uman Dup comportamentul n procesul saturare desaturare, esuturile se clasific n esuturi lente, medii i rapide. Se definete ca perioad de saturaie, H, timpul n care un esut dizolv jumtate din cantitatea total posibil de gaz inert din amestecul respirator; perioada de saturaie a esuturilor organismului uman variaz foarte mult. Se poate face o corelaie ntre aceste perioade i timpii de expunere a organismului la presiune, astfel: expunerea de scurt durat corespunde saturrii esuturilor cu perioad pn la 80 min, cazul scufundrilor unitare autonome; expunerea cu durat medie corespunde saturrii esuturilor cu perioad pn la 120 min, cazul scufundrilor unitare profunde; expunerea de lung durat corespunde saturrii esuturilor cu perioad de peste 240 min, cazul scufundrilor n saturaie. Pentru calculul scufundrilor n saturaie, se ia n considerare esutul cu perioada cea mai mare. Pentru calculul scufundrilor unitare calculul expunerii organismului la presiunea ambiant este foarte important deoarece nu toate esuturile organismului ajung s se satureze n gaz inert n acelai interval de timp. De aceea, se stabilete ca esut director care va dirija modul de revenire la suprafa (decompresia), esutul cu perioada de saturaie cea mai mare corespunztoare timpului maxim de expunere. Decompresia este acea parte a scufundrii prin care scafandrul revine la presiunea atmosferic; n acest timp are loc procesul reversibil de eliberare a gazului inert dizolvat n esuturi (procesul de desaturare) i eliminarea lui prin plmni. Desaturarea este de asemenea o funcie exponenial care se iniiaz n momentul nceperii scderii presiunii, practic a ridicrii spre palierul de decompresie i este ntrerupt la terminarea palierului respectiv.

21

Manualul de instrucie al scafandrului Viteza de decompresie este dat de viteza de eliminare a gazului inert dizolvat n esuturile organismului pe timpul expunerii la presiunea ambiant. n figura 3.2 este reprezentat variaia presiunii pariale a gazului inert, funcie de timp, ntr-un esut cu perioada de saturaie H, pe timpul decompresiei la un palier de t minute, ntr-o ambian cu presiunea parial a gazului inert Phgi . Curba de desaturare este asimptotic la presiunea parial a gazului inert i se ntrerupe la o valoare mai mic sau cel puin egal cu tensiunea maxim admisibil, Padm a gazului inert dizolvat n esut.

Figura 2.2 Variaia presiunii pariale a gazului inert ntr-un esut de perioada H pe timpul decompresiei la un palier de t minute pgi = presiunea parial a gazului inert din amestecul respirator la suprafa sau nainte de scufundare; phgi = presiunea parial a gazului inert din amestecul respirator la adncimea h abs, bar (scara absolut); ph = tensiunea total a gazului inert dizolvat ntr-un esut la presiunea absolut, Ph corespunztoare adncimii de scufundare, dup timpul de expunere, t. Ph = presiunea absolut, corespunztoare adncimii de scufundare, bar (sc.abs.); pgi = gradientul presiunii pariale a gazului inert din amestecul respirator la presiunea absolut corespunztoare adncimii de scufundare fa de presiunea parial a aceluiai gaz din amestecul respirator la presiunea atmosferic (Pgi = Phgi - Pgi), bar(sc.abs.); padm = tensiunea maxim admisibil a gazului inert dizolvat n esut; F = fraciunea de gaz inert dizolvat n esuturi dup timpul de expunere, t. Imediat ce ncepe decompresia apare un gradient de presiune ntre presiunea parial a gazului inert din amestecul respirator i tensiunea aceluiai gaz dizolvat n esuturi. Acest gradient de presiune st la baza calculului tabelelor de scufundare pentru scufundrile unitare. Conform ipotezei Haldane, variaia tensiunii gazului inert dizolvat ntr-un fluid este proporional cu diferena dintre valoarea presiunii gazului din amestecul ambiant i tensiunea gazului dizolvat: dp = k ( P p) (1) dt 22

Manualul de instrucie al scafandrului unde: p = tensiunea gazului inert dizolvat n esuturi k = constant caracteristic suprafeei de separare i formei ocupate de fluid sau esut dp = kdt Rezolvnd ecuaia se obine: P kdt Se noteaz: P p = du (2) du dp = du ; = kdt u du u = k dt + c ln u = kt + ln , unde c = ln u u ln ln = kt sau e = e kt p = P .e kt nlocuind n relaia (2) se obine: P p = .e kt sau Dac: = ( P p 0 ) p 0 = tensiunea gazului inert dizolvat ntr-un esut la timpul t 0 unde: Se obine: p = P ( P p 0 ) e kt p = P Pe kt + p 0 e kt + p 0 p 0 p = P 1 e kt p 0 1 e kt + p 0 deci: p = p 0 + ( P p 0 ) 1 e kt

(

)

(

)

(

)

(3)

care definete tensiunea gazului dizolvat la un moment dat t n esuturile organismului, unde: 1 e kt = F ( fraciunea de gaz inert dizolvat n esuturi) (4)

tiind c la atingerea timpului corespunztor perioadei de saturaie(H), fraciunea de gaz inert dizolvat n esut este jumtate, atunci se poate scrie: 1 1 1 0,699 F = 1 e kH = ; 1 e KH = ; ln e KH = ln ; kH = 0,893 ; k = . 2 2 2 H nlocuind n relaia (4) se obine: S-a notat F =1 e 0 , 699 t H

= 1 0,5 H ;

t

t = U i deci F = 1 0,5U . H Pentru uurarea calculelor funciile F i U au fost tabelate. Astfel, pentru calculul tabelelor de scufundare (dup Workman) s-a atribuit n mod arbitrar esuturilor umane o perioad de saturaie: pentru calculul tabelelor dup scufundri unitare autonome pn la 60m, s-au luat n calcul esuturile cu perioade de 5, 10, 20, 40, 80 i 120min; pentru adncimi mai mari ( presiuni mai mari ) sau timpi de lucru n imersie mai lungi, s-au luat n calcul esuturile cu perioade de 160, 200 i chiar 240min.

23

Manualul de instrucie al scafandrului Tabelele de scufundare LH 82 ale Laboratorului Hiperbar din Constana au luat n considerare esuturile cu perioade de 10, 20, 40, 60, 80 i 120 minute. SECIUNEA a 2-a Tabele de scufundare cu aer Tabelele de scufundare cu aer sunt acele programe de decompresie ntocmite pentru scafandri care respir aer att n timpul scufundrii propriu-zise ct i n timpul palierelor de decompresie. Ele pot fi utilizate de ctre scafandri autonomi echipai cu aparate de respirat cu aer comprimat care efectueaz ntreaga decompresie sub ap, prin ridicare controlat la suprafa. n anexele de la sfritul manualului, sunt prezentate urmtoarele tabele de scufundare cu aer: - tabelele de decompresie cu aer LH 82, pentru scufundri cu aer pn la 60 m (obinute experimental n anul 1982, n cadrul Laboratorului Hiperbar din cadrul Centrului de scafandri Constana), Anexa nr.2 si Anexa nr.3 ; - tabelele de decompresie cu aer Bhlmann, pentru scufundri la altitudine: B 700 (pentru altitudini cuprinse ntre 0 700 m) i B 1500 ( pentru altitudini cuprinse ntre 701 1500 m), Anexa nr.4, Anexa nr.5, Anexa nr.6 si Anexa nr.7; - tabelele de decompresie cu aer, U.S. Navy 70 (pentru expuneri excepionale), Anexa nr.8. SECIUNEA a 3-a Utilizarea tabelelor de scufundare cu aer comprimat. Scufundri cumulate, succesive Pentru ca o tabel de decompresie s poat fi corect interpretat, este absolut obligatoriu ca parametrii coninui s fie foarte bine definii, astfel: ora scufundrii este momentul n care scafandrul prsete suprafaa i ncepe scufundarea; durata scufundrii reprezint timpul cuprins ntre momentul nceperii scufundrii i momentul nceperii ridicrii spre suprafa sau spre primul palier de decompresie. Timpul de coborre ctre adncimea de lucru face parte integrant din durata scufundrii; adncimea scufundrii este adncimea maxim atins n cursul scufundrii, rotunjit la un multiplu de trei metri imediat superior; palierul de decompresie este treapta de staionare la un anumit nivel (la o anumit adncime) n faza de urcare a scafandrului ctre suprafa, strict definit de tabel, funcie de tipul scufundrii i durata acesteia; coeficientul C este raportul dintre tensiunea azotului dizolvat n esutul cu perioada de saturaie de 120 minute i tensiunea aceluiai gaz dizolvat n acelai esut la presiunea atmosferic; intervalul de la suprafa este timpul cuprins ntre ora de ieire dintr-o scufundare i ora de lansare n scufundarea urmtoare; scufundarea succesiv este scufundarea executat de ctre acelai scafandru la un interval de suprafa mai mic de 8 ore fa de scufundarea precedent; majorarea traduce ntr-o durat a scufundrii considerate, raportul exprimat de coeficientul C. Deci, pentru o scufundare dat, majorarea se exprim prin timpul care ar fi trebuit petrecut la acea adncime pentru a atinge n esutul cu perioada de 120 minute, o tensiune a azotului dizolvat echivalent cu cea rezultat din scufundarea precedent; durata fictiv este suma timpului de majorare cu durata real a scufundrii succesive.

24

Manualul de instrucie al scafandrului Tabela LH 82 este utilizat pentru determinarea profilului decompresiei dup executarea unei scufundri cu aer comprimat. Ea poate fi utilizat pentru scufundri izolate precum i pentru scufundri succesive, cu condiia ca timpul petrecut sub ap s nu depeasc 3 ore. Dup o scufundare succesiv, este obligatorie staionarea la suprafa timp de minim 8 ore. Tabela se compune din 5 coloane care indic: adncimile de scufundare, duratele scufundrilor, nivelul i timpii de staionare la paliere, durata total a revenirii la presiunea atmosferic i valoarea coeficientului C. Decompresia se execut prin paliere din 3 n 3 m, n ap, n turele, barocamere, minisubmarine sau alte mijloace adecvate. Viteza de ridicare de la adncimea de lucru la primul palier este de 15 m / min; ultimul minut al fiecrui palier va fi utilizat pentru ridicarea la palierul urmtor. n practic pot aprea 2 situaii: cnd parametrii scufundrii ce trebuie efectuate coincid cu indicaiile din tabel; cnd parametrii scufundrii ce trebuie efectuate nu coincid cu indicaiile din tabel, acetia vor trebui rotunjii la valori imediat superioare, care se gsesc n tabel. n general, tabelele de decompresie utilizate dup scufundri cu aer comprimat respect aceleai principii: viteza de ridicare la primul palier de 15 m / min iar ultimul minut al fiecrui palier este de regul utilizat pentru ridicarea la palierul urmtor. n cazul tabelelor de decompresie cu aer pentru scufundri la altitudine, Bhlmann, coeficientul C utilizat pentru calculul scufundrilor succesive n cazul tabelelor LH 82 este nlocuit cu grupele succesive marcate cu litere ( A, B, C, D, E, F, G, H, J, K, L ). Cu aceste tabele se pot calcula scufundri succesive numai cu respirare de aer n intervalul de suprafa. Pentru a calcula profilul decompresiei n cazul unei scufundri succesive, se procedeaz astfel: dup prima scufundare, se citete din tabelul B 700, grupa succesiv funcie de adncimea de scufundare i de durata scufundrii pentru prima scufundare; cunoscnd intervalul de suprafa cu respirare de aer i grupa succesiv la nceputul intervalului de suprafa determinat anterior, se obine din tabelul A - B noua grup succesiv la sfritul intervalului de suprafa; cu valoarea noii grupe succesive la sfritul intervalului de suprafa i adncimea noii scufundri succesive, din tabelul B B se obine timpul de majorare; decompresia dup noua scufundare se va desfura conform tabelului B 700 corespunztor noii adncimi, dar la o durat fictiv a scufundrii, egal cu durata real a scufundrii succesive plus timpul de majorare rezultat din tabelul B B. n cazul n care intervalul de suprafa depete valorile din coloana 0, timpul de majorare a duratei scufundrii succesive este egal cu 0. La utilizarea tabelelor B 1500 se procedeaz n mod similar. SECIUNEA a 4-a Scufundri succesive Aa cum am artat mai sus, scufundarea succesiv este acea scufundare executat la un interval mai mic de 8 ore fa de scufundarea precedent. Timpul de decompresie pentru o scufundare succesiv crete fa de timpul de decompresie pentru o scufundare izolat cu aceleai caracteristici (durata scufundrii i adncimea scufundrii), executat la un interval mai mare de 8 ore fa de scufundarea precedent. 25

Manualul de instrucie al scafandrului Dup un interval mai mic de 8 ore mai exist nc azot dizolvat n esuturi neeliminat (azot rezidual). Din aceast cauz, tabela de decompresie se va modifica corespunztor prin calculul unor timpi de majorare a duratei scufundrii. n mod normal, azotul rezidual se elimin treptat din esuturi n intervalul de ~ 8 ore dup ultima scufundare. Dac se respect acest interval de 8 ore, se poate repeta o scufundare fr majorarea duratei acesteia. Pentru calculul decompresiei pentru o scufundare succesiv se utilizeaz coeficientul C din tabela LH 82 i respectiv grupa succesiv din tabelele Bhlmann. Trebuie inut cont de asemenea de intervalul minim necesar dup o scufundare pentru a putea efectua un zbor cu avionul(vezi anexa la tabelele tabelele Bhlmann). SECIUNEA a 5-a Coeficientul de suprasaturaie critic Dup cum s-a artat n subcapitolul 2.1, cantitatea de gaz inert dizolvat n esuturi (n cazul aerului, cantitatea de azot) crete proporional cu presiunea parial a gazului inert din amestecul respirat i cu durata expunerii la presiune. Deci, cantitatea de azot dizolvat n esuturile scafandrului va fi cu att mai mare cu ct adncimea de scufundare va fi mai mare i cu ct durata scufundrii va fi mai mare. n momentul n care scafandrul ncepe s urce de la adncimea de lucru ctre suprafa datorit scderii presiunii exterioare i deci implicit a presiunii aerului respirat va apare o stare de suprasaturare a esuturilor i ncepe procesul reversibil de eliminare a azotului dizolvat n esuturi. Starea de suprasaturaie este caracterizat de: gradientul de presiune negativ ntre presiunea parial a azotului din aerul din plmni, PN 2 i tensiunea azotului dizolvat n esuturi, p N 2 : p N2 raportul de suprasaturaie: r = . PN 2 p = PN 2 p N 2

Valorile acestor mrimi trebuie controlate n mod corespunztor n aa fel nct s se evite depirea valorilor lor critice care poate duce la o degajare prea rapid a azotului din esuturi cu apariia de bule de azot generatoare de accidente de decompresie. Valoarea critic a raportului de suprasaturaie este de aproximativ 2 i nu trebuie depit n timpul urcrii scafandrului la suprafa. Tabelele de decompresie sunt calculate n aa fel nct s respecte cu strictee un anumit ritm de urcare care s nu permit n nici un moment i pentru nici un esut s se depeasc valoarea critic a raportului de suprasaturaie. SECIUNEA a 6-a Curba de securitate. Scufundare fr palier de decompresie Cercetrile n domeniul scufundrilor cu aer au stabilit perechi de valori adncime timp limit, care nu necesit o decompresie controlat prin paliere; transpuse grafic aceste valori dau o curb limit numit curba de securitate. Scufundarea a crei durat este suficient de scurt nct revenirea de la adncimea de lucru la suprafa (la presiunea atmosferic) nu necesit executarea de paliere de decompresie, reprezint o scufundare sub curba de securitate. 26

Manualul de instrucie al scafandrului Deci, n acest caz scafandri nu folosesc tabele de decompresie. Majoritatea autorilor de manuale de scufundare recomand scufundrile sub curba de securitate, mai ales pentru scafandri nceptori deoarece sunt reduse la minimum riscurile apariiei accidentelor de decompresie. Pentru scufundrile din exteriorul curbei de securitate, decompresia necesit efectuarea de paliere, deci, este necesar utilizarea tabelelor. Tabelele elaborate de Laboratorul Hiperbar de pe lng Centrul de scafandri din Constana in cont att de observaiile rezultate din experiena acumulat pe plan mondial n scufundri cu aer, precum i de cele rezultate din experiena proprie. n figura de mai jos este reprezentat curba de securitate corespunztoare tabelei de decompresie LH 82 (fig. 3.3).

Figura 2.3. Curba de securitate aferent tabelei LH 82 Pentru scufundri cu aer efectuate la altitudine, curbele de securitate aferente tabelelor Bhlmann, B 700 ( pentru altitudini cuprinse ntre 0 700 m) i B 1500 ( pentru altitudini cuprinse ntre 701 1500 m) sunt reprezentate mai jos (fig.3.4 i fig.3.5):

27

Manualul de instrucie al scafandrului

Figura 2.4

Figura 2.5 28