Tanque de buceo
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Una botella (para buceo) es un recipiente de acero, aluminio o compuesto (matraz de metal de paredes delgadas reforzado con fibra de carbono) de forma cilíndrica o, mucho menos comúnmente, esférica, que se utiliza para almacenar y transportar gas a altas temperaturas (hasta 300 atm ) presión. El globo es parte del equipo de buceo .
El gas del cilindro se suministra al nadador a través de un regulador . Los cilindros suelen contener gas a una presión de 186 a 300 bar (2700 a 4300 psi , o 18,6 a 30,0 MPa ), y un volumen de tanque típico es de 1,5 a 18 litros , lo que le permite tener un suministro de gas de 300 a 3600 litros en condiciones normales (30 a 120 ft³ ( pies cúbicos )).
Los cilindros de gas también se utilizan para una variedad de aplicaciones de superficie, incluido el almacenamiento de gas para primeros auxilios de oxígeno en el tratamiento de enfermedades relacionadas con el buceo en aparatos de respiración de bomberos y se utilizan como almacenamiento de gas en estaciones de compresión; también hay varias aplicaciones que no son de buceo .
Dispositivo
La composición del globo, en general, incluye:
- El matraz es, de hecho, el propio almacenamiento de gas. Por lo general, están hechos de aluminio o acero forjado . Los cilindros compuestos se utilizan en aparatos de respiración para extinción de incendios, pero rara vez se utilizan para el buceo debido a su alta flotabilidad positiva. Los cilindros de aluminio tienen una densidad más baja que los cilindros de acero, lo que es una ventaja en el buceo técnico porque la flotabilidad negativa se reduce cuando el buzo debe llevar muchos cilindros. Sin embargo, hay un inconveniente: bucear con una o dos botellas de aluminio requerirá la adición de pesos para crear la flotabilidad negativa necesaria para la inmersión.
- Válvula de cierre : un nodo que conecta el matraz del cilindro al regulador. La tarea de la válvula es controlar el flujo de gas hacia y desde el cilindro y crear una conexión estrecha con el regulador. La válvula también incluye un disco de seguridad que colapsará por sobrepresión antes de que el globo explote debido al exceso de presión.
- Válvula de cierre en forma de Y. La mayoría de las veces hay válvulas de cierre que tienen una salida y una válvula. La válvula Y tiene dos salidas y dos válvulas, lo que permite conectar dos reguladores al cilindro. Si un regulador entra en flujo libre (el modo de falla más común), su válvula puede cerrarse y la respiración del segundo regulador continúa.
- La junta tórica de goma sella entre la válvula de cierre y el regulador. Las juntas tóricas de fluoroplástico se utilizan con cilindros diseñados para almacenar mezclas de gases enriquecidas con oxígeno para reducir el riesgo de incendio.
- Palanca de reserva . Hasta la década de 1970 , antes de que se instalaran manómetros en los reguladores, a menudo se usaba un mecanismo para alertar al nadador cuando se agotaba la mezcla de gases. El suministro de gas se detuvo automáticamente en el momento en que la presión en el cilindro alcanzó un cierto valor. Para utilizar la reserva, el buceador tiraba de la palanca y completaba la inmersión antes de que se agotara la reserva.
- Zapata : sirve para proteger el cilindro de impactos excesivos en el suelo, así como para garantizar la posibilidad de instalar el cilindro en posición vertical. Es un vaso de plástico, en el que se inserta el bulbo del cilindro con la parte inferior. Se utiliza principalmente con cilindros de acero.
Tipos de válvulas de cierre
Por el momento hay cuatro tipos de válvulas extranjeras:
- Abrazadera en A (o yugo inglés (yok) - abrazadera): asegura la estanqueidad de la conexión presionando el regulador contra la válvula del cilindro con una abrazadera. Este tipo de conexión es sencilla, barata y muy utilizada en todo el mundo. Está diseñado para una presión máxima de 232 bar, y la parte más débil de la conexión, la junta tórica, no está muy bien protegida contra la sobrepresión.
- 232 bar DIN (5 vueltas, rosca de tubo G 5/8") : el regulador se enrosca en la válvula, lo que proporciona una fijación segura del sello de la junta tórica. Son más confiables que las abrazaderas en A porque la junta tórica es bien protegido, pero en muchos países el equipo estándar DIN no se usa universalmente en los compresores, por lo que el buzo deberá llevar un adaptador cuando viaje.
- 300 bar DIN: (7 vueltas, rosca de tubería G 5/8") - similar al tipo de válvula anterior (para 232 bar), pero con capacidad para presiones de trabajo de hasta 300 bar. Los reguladores con capacidad nominal de 300 bar se pueden usar en cilindros clasificado para una presión de 232 bares, pero no al revés .
- EN 144-3:2003 La norma europea describe un nuevo tipo de conexión que es similar en apariencia a DIN 232 o 300, pero utiliza una rosca métrica M26x2. Un compuesto de este tipo está destinado a ser utilizado con mezclas en las que el contenido de oxígeno es superior al de la atmósfera , es decir, con mezclas de gases hiperóxicos .
Desde agosto de 2008, las normas de la UE exigen que todos los equipos utilizados para bucear con nitrox u oxígeno puro cumplan con el nuevo estándar.
Además de las válvulas estándar importadas, en la CEI también se utilizan una gran cantidad de cilindros con estándares soviéticos para roscas de conexión. Los más populares son los cilindros con válvula VK-200, cuya rosca de conexión también se usa en los dispositivos "Ukraine-2" y "Yunga" ("ASV"). Además, también hay un conector AVM-5 (AVM-7) y un conector AVM-1. Para instalar reguladores importados, así como reguladores con otros estándares de rosca, se instalan adaptadores en dichos cilindros:
- "Ucrania-2" y cilindros con válvula VK-200 para regulador DIN.
- "ABM-5", "ABM-7" para regulador DIN.
- "ABM-1", "Submariner-1" en el regulador DIN.
- MAV-5, MAV-7; "Submariner-2", "Submariner-3" en el regulador YOKE.
- "ABM-1", "Submariner-1" en el regulador AVM-5.
Material del cilindro
Los cilindros están hechos de acero , aluminio, compuesto de acero y fibra de carbono. Sin embargo, cada opción tiene ventajas y desventajas.
- Cilindros de acero . Tienen una alta flotabilidad negativa, lo que reduce la cantidad de carga, pero pone un límite al número máximo de cilindros transportados simultáneamente.
- cilindros de aluminio . A pesar de la menor densidad del metal, los cilindros de aluminio son más pesados debido al aumento del espesor de las paredes del matraz en comparación con el acero. Al mismo tiempo, en algunas federaciones de clavados , los cilindros de aluminio se utilizan principalmente para etapas, ya que, a diferencia de los cilindros de acero, su peso en el agua es cercano a cero. Tienen una limitación en la presión máxima de trabajo en el recipiente: 210 bar.
- Globos compuestos . Tienen un peso pequeño, lo que, cuando se usa en el agua, se convierte en la necesidad de un juego adicional de pesos. Muy frágil.
Tabla que muestra la flotabilidad de varios cilindros en agua, vacíos y llenos [1] [2] .
| Globo
|
Aire
|
Peso de la superficie
|
peso en agua
|
| Material
|
Volumen, l
|
Presión, barra
|
Volumen, l
|
Peso, kg
|
Vacío, kg
|
lleno, kg
|
Vacío, kg
|
lleno, kg
|
| Acero
|
12
|
200
|
2400
|
3.0
|
16.0
|
19.0
|
−1,2
|
−4,3
|
| quince
|
200
|
3000
|
3.8
|
20.0
|
23.8
|
−1,4
|
−5,2
|
| 2×7
|
200
|
2800
|
3.5
|
19.5
|
23.0
|
−2,0
|
−5,6
|
| ocho
|
300
|
2400
|
3.0
|
13.0
|
16.0
|
−3,5
|
−6,5
|
| diez
|
300
|
3000
|
3.8
|
17.0
|
20.8
|
−4,0
|
−7,8
|
| 2×4
|
300
|
2400
|
3.0
|
15.0
|
18.0
|
−4,0
|
−7,0
|
| 2×6
|
300
|
3600
|
4.6
|
21.0
|
25.6
|
−5,0
|
−9,6
|
| Aluminio
|
9
|
203
|
1826
|
2.3
|
12.2
|
13.5
|
+1.8
|
−0,5
|
| once
|
203
|
2247
|
2.8
|
14.4
|
17.2
|
+1.8
|
−1,1
|
| 13
|
203
|
2584
|
3.2
|
17.1
|
20.3
|
+1.4
|
−1,7
|
Propósito de los globos
Los buzos a menudo usan varios tipos de tanques. Cada botella tiene su propio propósito.
Los buceadores recreativos suelen llevar los siguientes cilindros:
- Tanque principal: utilizado durante el buceo, la capacidad suele ser de 10 a 18 litros.
- rescatar o balear: un cilindro que se usa solo como reserva de aire de emergencia, el "paracaídas de reserva" de un buzo. Suele tener un volumen de 0,4 a 1 litro.
- globo pony - un globo pequeño que se usa como reserva.
Los buzos técnicos a menudo usan varios tipos de mezclas para respirar, cada una en cilindros separados, para todas las fases de una inmersión:
- mezcla de viaje o mezcla de transporte (del inglés travel gas ): el cilindro contiene gas para usar durante el buceo; generalmente es nitrox con una presión parcial promedio de oxígeno en la mezcla.
- mezcla de fondo (del inglés. bottom gas ) - el cilindro contiene gas para usar en profundidad - por lo general es una mezcla de gas a base de helio con un bajo contenido de oxígeno - heliox o trimix .
- etapa (del inglés etapa ): el cilindro contiene gas para procedimientos de descompresión , generalmente es nitrox con una alta presión parcial de oxígeno u oxígeno puro.
Los rebreathers usan cilindros de pequeño volumen (1 - 3 litros):
- Los rebreathers de oxígeno tienen un tanque de oxígeno
- Los rebreathers de circuito semicerrado tienen un tanque de diluyente que contiene aire, nitrox o una mezcla a base de helio.
- Los rebreathers de circuito cerrado tienen cilindros de oxígeno y un diluyente que contiene aire, nitrox o una mezcla a base de helio.
Capacidad
La pregunta más frecuente se ve así: "¿cuánto tiempo puedes permanecer bajo el agua usando este o aquel globo?". La pregunta tiene dos partes:
¿Cuánto gas puede contener un globo? La capacidad del cilindro depende de dos indicadores:
- presión de funcionamiento: 200 a 300 bar
- volumen interno: por lo general es de 3 a 18 litros
Así, una botella de 3 litros con una presión de trabajo de 300 bar puede contener hasta 900 litros de gas.
¿Cuánta gasolina consume un nadador? El consumo de gas está influenciado por dos factores:
- frecuencia respiratoria del buzo: en condiciones normales, este valor es de 10 a 25 litros por minuto; durante el trabajo duro o el pánico, el consumo de aire puede aumentar hasta 100 litros por minuto.
- presión ambiental: la presión superficial es de 1 bar (1 atmósfera); cada 10 metros de profundidad aumentar la presión en 1 bar.
Entonces, un nadador que consume 20 litros de aire por minuto en la superficie (1 bar) a una profundidad de 30 metros (4 bar) consumirá cuatro veces más: 80 litros por minuto. Si un buzo tiene solo un cilindro de tres litros a una presión de 300 bar para respirar, el gas del cilindro se agotará en 11 minutos o más.
El consumo de gas también se ve afectado por la tasa de consumo de oxígeno del cuerpo ( metabolismo ), la actividad física y el estado psicológico. Estrictamente hablando, los dos últimos factores afectan el flujo de aire no directamente, sino a través de la frecuencia respiratoria. Ya que se sabe que, dependiendo de la actividad física, aumenta el consumo de oxígeno del organismo, y en consecuencia, aumenta el volumen de la mezcla consumida y la frecuencia respiratoria. El estado psicológico (estrés, excitación, tranquilidad) también afecta significativamente el consumo de la mezcla respiratoria. Es lógico suponer que el consumo de gas es mayor si el buceador está nervioso o agitado.
Reserva
Se recomienda encarecidamente reservar parte del gas utilizado para aumentar la seguridad. La reserva puede ser necesaria para hacer paradas de descompresión más largas de lo previsto para la inmersión o para proporcionar tiempo adicional para recuperarse de accidentes submarinos.
El tamaño de la reserva depende de la probabilidad de ocurrencia de una situación de emergencia particular durante la inmersión. Una inmersión profunda o con descompresión requiere más reservas que una inmersión poco profunda o sin descompresión. En el buceo recreativo, se recomienda planificar la inmersión de forma que, cuando salga a la superficie, la botella aún contenga gas a 50 bar o al 25 % de su capacidad original. En el buceo técnico ( overhead diving o deep diving), los submarinistas planifican las inmersiones con mayores márgenes de seguridad utilizando la regla de los tercios: se prevé un tercio del gas para la inmersión, un tercio para la superficie y un tercio para la reserva. Al mismo tiempo, han aparecido recientemente recomendaciones más estrictas, que se basan en un análisis de incidentes: dejar la mitad (dos cuartas partes), o incluso más, de las reservas de gas en reserva. Estas recomendaciones se aplican más a las personas involucradas en la penetración en cuevas submarinas, naufragios y otros entornos elevados con libertad de maniobra limitada.
Conjuntos estándar de cilindros
Buceo aquí se refiere a un conjunto de un cilindro y un regulador , el conjunto mínimo que le permite respirar bajo el agua.
Para garantizar la seguridad, los buzos a menudo llevan equipo de buceo de respaldo adicional para reducir la posibilidad de que ocurra una situación de "falta de aire " . Hay varias opciones para usar cilindros y reguladores:
- Buceo individual (sin redundancia): consta de una botella grande y un regulador. Esta configuración es simple y barata, pero es solo un sistema. Si el equipo de buceo falla, el nadador se encontrará en una situación de "falta de aire". No se recomienda el uso de este diseño en todas las inmersiones en las que hay un " entorno elevado " que podría interferir con un ascenso de emergencia: buceo en hielo o en cuevas, penetración de naufragios.
- Buceo principal más vejiga pony regulador : esta configuración utiliza un equipo de buceo principal grande junto con un equipo de buceo independiente más pequeño llamado "pony". El buzo tiene dos sistemas independientes, pero el sistema completo ahora es más pesado, más caro de comprar y mantener. Un globo pony tiene una capacidad pequeña y, por lo tanto, puede proporcionar un suministro de aire para el buceo superficial. Otro tipo de fuente de aire de respaldo independiente es el "microbuceo" : un cilindro portátil de 0,5 litros con un regulador montado directamente en el cilindro. Este “microbuceo” te permite tomar algunas respiraciones y ascender desde una profundidad de hasta 20 metros.
- Etapas : un tipo de equipo de buceo independiente que se utiliza en el buceo técnico. Su propósito no es proporcionar gas en caso de falla de buceo, sino almacenar las mezclas de gas utilizadas durante las distintas etapas de la inmersión.
- Twin set independiente : consta de dos equipos de buceo independientes . Tal sistema es más pesado, más costoso al comprar, mantener y cargar cilindros. Además, el nadador debe recordar cambiar el regulador en el momento oportuno para que siempre haya un suministro de aire de reserva en los cilindros, de modo que en caso de falla de uno de los equipos de buceo, uno no termine en un accidente. Situación “sin aire”. Las chispas independientes no funcionan bien con las computadoras integradas por aire .
- Sparka con colector y un regulador : se combinan dos cilindros con un colector , pero solo se conecta un regulador. Esta opción es simple y económica, pero no tiene un sistema de respiración de respaldo, solo aumenta el suministro de gas.
- Sparka con colector y dos reguladores : consta de dos botellas de buceo conectadas por un colector con válvulas que se pueden cerrar en caso de emergencia. Este diseño en caso de accidente le permite guardar el resto del gas en el cilindro sobreviviente. Los pros y contras de esta configuración son los mismos que los pros y contras de una chispa independiente. Además, las cualidades positivas incluyen la ausencia de la necesidad de cambiar los reguladores bajo el agua. Sin embargo, existe el peligro de perder todo el suministro de mezcla de gases si las válvulas del colector no se pueden cerrar en el momento de la fuga de aire, además, el colector es caro y es otro punto potencial de falla.
Cilindros de carga
Los tanques solo deben cargarse con aire en compresores u otros gases respirables utilizando técnicas de mezcla de gases. Ambos servicios deben ser proporcionados por organizaciones confiables, como tiendas de equipos de buceo. Respirar gases industriales comprimidos puede ser fatal porque la alta presión aumenta el efecto de cualquier impureza en ellos.
Medidas especiales a tomar cuando se trabaja con mezclas de gases distintas del aire:
- El oxígeno en altas concentraciones puede causar fuego o corrosión.
- El oxígeno debe transferirse de un recipiente a otro con mucho cuidado y solo utilizando cilindros limpios y etiquetados.
- Las mezclas de gases con un contenido de oxígeno diferente al 21% pueden ser extremadamente peligrosas para los buceadores que no conocen el porcentaje de oxígeno que contienen. Todos los cilindros deben estar marcados con la composición de la mezcla.
Respirar aire contaminado en profundidad puede ser fatal. Contaminantes comunes: monóxido de carbono , un subproducto de la combustión, dióxido de carbono , un producto del metabolismo, aceites y grasas del compresor.
Una explosión , causada por la liberación repentina de gas a alta presión de un cilindro, puede ser muy peligrosa si no se maneja adecuadamente. El mayor riesgo de explosión existe durante la carga de la botella y los primeros minutos después del final de la carga y aumenta debido a la reducción del espesor de las paredes de la caja de la botella como consecuencia de la corrosión. Otra razón es el daño o la corrosión de la rosca y el cuello del cilindro en el punto de conexión de la válvula.
Si la carga proviene de un compresor potente sin enfriamiento previo del aire comprimido, el cilindro se calienta y, después de la carga, se enfría, mientras que el aire del interior aún está caliente. Las tensiones en el metal se complementan con tensiones térmicas. Esto, bajo presión crítica, puede llevar la situación a la destrucción. Por lo tanto, el enfriamiento en los primeros minutos después de conducir es el momento más peligroso.
Almacenar el cilindro bajo presión reduce la posibilidad de contaminación del interior del cilindro con agentes corrosivos o tóxicos como agua de mar, vapor de aceite, gasolina, combustible diesel, gases venenosos, hongos o colonias microbianas.
Producción y pruebas
La mayoría de los países requieren una inspección regular de los cilindros. Por lo general, incluye una inspección visual de la superficie interna y una prueba hidrostática (prueba de presión). En los EE. UU., se debe realizar una inspección visual cada año y una prueba hidrostática cada cinco años. En la UE se debe realizar una inspección visual cada dos años y medio, y una prueba hidrostática cada cinco años. En Noruega, se debe realizar una prueba hidrostática (e inspección visual) tres años después de la fabricación del cilindro y cada dos años a partir de entonces.
La legislación en Australia requiere que los cilindros sean probados hidrostáticamente cada doce meses.
La prueba hidrostática incluye llevar la presión en el cilindro a la presión de prueba (calibración) y medir el volumen del cilindro antes y después de la prueba. Un aumento permanente de volumen, caracterizado por un coeficiente de expansión residual por encima de un nivel aceptable, normalmente del 10 %, significa que el cilindro no pasa la prueba y debe destruirse. El coeficiente de expansión residual es la relación del cambio residual en el volumen del cilindro después de la liberación de la presión de prueba, al total, a la presión de prueba, a menudo expresado como porcentaje.
Durante la producción del cilindro, sus parámetros, que incluyen la presión de trabajo, la presión de prueba , la fecha de producción , el material , la capacidad y el peso , se estampan en la superficie del matraz.
Cuando se realizan pruebas, la fecha de la prueba actual o la fecha de la próxima prueba en algunos países, como Alemania , se estampa en los hombros del matraz para facilitar la verificación en cualquier momento.
La mayoría de los operadores de estaciones de compresión verifican esta información antes de volver a llenar los cilindros y pueden negarse si tienen cilindros no estándar o vencidos.
Codificación de colores del cilindro
De acuerdo con EN 1098-3, la UE introduce la codificación por colores de las mezclas de gases en los cilindros.
Coloración del cuello [3] :
- Aire , nitrox - Cuartos blanco y negro ubicados enfrente.
- Heliox : cuartos blancos y marrones ubicados enfrente.
- El oxígeno puro es una garganta blanca.
- Helio puro - cuello marrón.
- Trimix : el cuello está pintado con sectores blancos, negros y marrones .
En muchos centros de buceo de todo el mundo, donde el aire y el nitrox son los gases estándar que se utilizan, los cilindros de nitrox están codificados por colores con una franja verde sobre una base amarilla. El color habitual de un cilindro de aluminio es el plateado. Los cilindros de acero están pintados para evitar la corrosión, principalmente en amarillo o blanco, lo que mejora la visibilidad. En algunos estándares de la industria para el etiquetado de cilindros, el amarillo indica la presencia de cloro en el cilindro , y en Europa el amarillo indica contenido venenoso o corrosivo, pero para el buceo esto no importa, ya que los accesorios y el equipo no son compatibles.
Marcado
En la Unión Europea, los cilindros deben etiquetarse de acuerdo con su contenido. La etiqueta debe contener información sobre el tipo de mezcla respirable en el cilindro.
Los cilindros destinados a usarse con mezclas de gases enriquecidas con oxígeno también requieren la marca "preparado para usar con oxígeno", lo que indica que están preparados para usar en un ambiente enriquecido con oxígeno.
Notas
- ↑ 1 litro de aire a presión atmosférica y una temperatura de 10 °C pesa 1,247 g.
- ↑ Gas Diving Archivado el 24 de septiembre de 2015.
- ↑ Cuello: la parte superior del cilindro más cercana a la válvula.
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