Rebreather ( del inglés re - un prefijo que indica la repetición de una acción, y la respiración inglesa - respiración, inhalación ) - un aparato de respiración en el que el dióxido de carbono liberado durante la respiración es absorbido por una composición química (absorbedor químico), luego la mezcla se enriquece con oxígeno y se inhala. El nombre ruso para un rebreather es un aparato de respiración aislante ( IDA , IzoDykhAp ). El mismo principio se utiliza en dispositivos como "máscara de gas aislante de oxígeno" (KIP, KIZP), que se utilizaron en el servicio de bomberos estatal del Ministerio del Interior. [una]
Este es el antepasado de los rebreathers en general. El primer aparato de este tipo fue creado y utilizado por el inventor británico Henry Fluss a mediados del siglo XIX mientras trabajaba en una mina inundada. Un rebreather de oxígeno de circuito cerrado tiene todas las partes básicas de un rebreather de cualquier tipo: contrapulmón, canister de absorbedor químico, mangueras de respiración con caja de válvulas, válvula de derivación (manual o automática), válvula de purga y cilindro con reductor de alta presión . El principio de funcionamiento es el siguiente: el oxígeno de la bolsa de respiración ingresa a los pulmones del buzo a través de una válvula de retención, desde allí, a través de otra válvula de retención, el oxígeno y el dióxido de carbono formados durante la respiración ingresan al recipiente del absorbedor químico, donde el dióxido de carbono se une a la cal sodada y el oxígeno restante vuelve a la bolsa de respiración. El oxígeno que reemplaza al consumido por el buzo se suministra a la bolsa de respiración a través de una boquilla calibrada a una velocidad de aproximadamente 1 a 1,5 litros por minuto, o lo agrega el buzo usando una válvula manual. Al bucear, la compresión del contrapulmón se compensa mediante la activación de una válvula de derivación automática o mediante una válvula manual controlada por el propio buceador. Cabe señalar que, a pesar del nombre "cerrado", cualquier rebreather de circuito cerrado libera burbujas de gas respirable a través de la válvula de evacuación durante el ascenso. Para deshacerse de las burbujas, se instalan tapas hechas de malla fina o goma espuma en las válvulas de grabado. Este sencillo dispositivo es muy eficaz y reduce el diámetro de la burbuja a 0,5 mm. Tales burbujas se disuelven completamente en agua ya después de medio metro y no desenmascaran al buceador en la superficie.
Las limitaciones inherentes a los rebreathers de oxígeno de circuito cerrado se deben principalmente al hecho de que estos dispositivos utilizan oxígeno puro, cuya presión parcial es el factor limitante en la profundidad de buceo. Así, en los sistemas de entrenamiento deportivo (recreativo y técnico), este límite es de 1,6 ata, lo que limita la profundidad de inmersión a 6 metros en agua templada con un mínimo esfuerzo físico. En la Armada de la RFA, este límite es de 8 metros, y en la Armada de la URSS , de 20 metros.
Este sistema también se llama KISS (Keep It Simple Stupid) y fue inventado por el canadiense Gordon Smith. Este es un rebreather de circuito cerrado con preparación de mezcla sobre la marcha (automezclador), pero con el diseño más simple posible. El principio de funcionamiento del dispositivo es que se utilizan 2 gases. El primero, denominado diluyente , se introduce de forma automática o manual en el contrapulmón de la máquina a través de una válvula de demanda controlada por el pulmón o una válvula de derivación, respectivamente, para compensar la compresión del contrapulmón en una inmersión. El segundo gas (oxígeno) se suministra a la bolsa de respiración a través de un orificio calibrado a una tasa constante, sin embargo, menor que la tasa de consumo de oxígeno por parte del buceador (alrededor de 0,8-1,0 litros por minuto). Al bucear, el buzo debe controlar él mismo la presión parcial de oxígeno en la bolsa de respiración de acuerdo con las lecturas de los sensores electrolíticos de la presión parcial de oxígeno y agregar el oxígeno faltante usando una válvula de suministro manual. En la práctica, se ve así: antes de bucear, el buzo agrega una cierta cantidad de oxígeno a la bolsa de respiración, ajustando la presión parcial de oxígeno requerida usando los sensores (dentro de 0.4-0.7 atm). Durante una inmersión, el gas diluyente se agrega automática o manualmente a la bolsa de respiración para compensar la profundidad, lo que reduce la concentración de oxígeno en la bolsa, pero la presión parcial de oxígeno aún permanece relativamente estable debido al aumento en la presión de la columna de agua. Una vez alcanzada la profundidad planificada, el buzo, usando una válvula manual, establece cualquier trabajo de presión parcial de oxígeno (generalmente 1.3) en el suelo, monitoreando las lecturas de los sensores de presión parcial de oxígeno cada 10-15 minutos y agregando oxígeno si es necesario para mantener la presión parcial requerida. Por lo general, en 10 a 15 minutos, la presión parcial de oxígeno disminuye entre 0,2 y 0,5 atm, según la actividad física.
No solo se puede usar aire, sino también trimix o heliox como gas diluyente , lo que permite bucear con un aparato de este tipo a profundidades muy decentes, sin embargo, la variabilidad relativa de la presión parcial de oxígeno en el circuito de respiración hace que sea difícil de calcular con precisión. descompresión. Por lo general, con dispositivos que solo tienen una indicación de la presión parcial de oxígeno en el circuito, no se sumergen a más de 40 metros de profundidad. Si se conecta una computadora al circuito que puede monitorear la presión parcial de oxígeno en el circuito y calcular la descompresión sobre la marcha, entonces se puede aumentar la profundidad de la inmersión. La inmersión más profunda con un dispositivo de este tipo puede considerarse la inmersión de Matthias Pfizer, quien se sumergió en Hurghada a 160 (ciento sesenta) metros. Además de los sensores de presión parcial de oxígeno, Matthias también usó una computadora VR-3 con un sensor de oxígeno que monitoreaba la presión parcial de oxígeno en la mezcla y calculaba la descompresión teniendo en cuenta todos los cambios en el gas respirable.
Hay una gran cantidad de conversiones de rebreathers comerciales, militares y deportivos al sistema KISS, pero todo esto, por supuesto, no es oficial y está bajo la responsabilidad personal del buzo que los convirtió y los usa.
En realidad, un verdadero rebreather de circuito cerrado (automezclador controlado electrónicamente). El primer aparato de este tipo en la historia fue inventado por Walter Stark y se llamó Electrolung. El principio de funcionamiento es que el gas diluyente (aire o trimix o heliox ) es suministrado por una válvula de derivación manual o automática para compensar la compresión de la bolsa de respiración durante el buceo, y el oxígeno es suministrado por una válvula solenoide controlada por microprocesador . El microprocesador interroga 3 sensores de oxígeno, compara sus lecturas y promediando los dos más cercanos, envía una señal a la válvula solenoide. Las lecturas del tercer sensor, que difieren más de los otros dos, se ignoran. Por lo general, la válvula solenoide opera cada 3 a 6 segundos, según el consumo de oxígeno del buceador.
La inmersión se parece a esto: el buceador introduce en el microprocesador dos valores de la presión parcial de oxígeno, que la electrónica mantendrá durante las diferentes etapas de la inmersión. Suele ser de 0,7 ata para salida de superficie a profundidad de trabajo y de 1,3 ata para estar en profundidad, pasando por descompresión y ascenso hasta 3 metros. El cambio se lleva a cabo mediante un interruptor de palanca en la consola del rebreather. Durante la inmersión, el buzo debe monitorear el funcionamiento del microprocesador para identificar posibles problemas con la electrónica y los sensores.
Estructuralmente, los rebreathers de ciclo cerrado controlados electrónicamente prácticamente no tienen restricciones de profundidad, y la profundidad real a la que se pueden usar se debe principalmente al error de los sensores de oxígeno y la resistencia de la carcasa del microprocesador. Por lo general, la profundidad máxima es de 150-200 metros. Los rebreathers de circuito cerrado electrónico no tienen otras restricciones. La principal desventaja de estos rebreathers, que limita significativamente su distribución, es el elevado precio del propio aparato y de los consumibles. Es importante recordar que los ordenadores y tablas de descompresión convencionales no son adecuados para bucear con rebreathers electrónicos, ya que la presión parcial de oxígeno se mantiene constante durante la mayor parte de la inmersión. Con este tipo de rebreather, se deben usar computadoras especiales (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer) o se debe calcular previamente la inmersión usando programas como Z-Plan o V-Planer para el presión parcial de oxígeno más baja posible (al mismo tiempo, es necesario controlar estrictamente que el valor de la presión parcial no disminuya por debajo del calculado, de lo contrario, el riesgo de contraer DCS aumenta muchas veces). Se recomienda el uso de ambos programas por parte de los fabricantes y constructores de todos los rebreathers electrónicos.
Este es el tipo más común de rebreather utilizado en el buceo deportivo. El principio de su funcionamiento es que la mezcla de respiración EANx Nitrox se introduce en la bolsa de respiración a una velocidad constante a través de una boquilla calibrada . La tasa de alimentación depende únicamente de la concentración de oxígeno en la mezcla, pero no depende de la profundidad de inmersión y la actividad física. Así, la concentración de oxígeno en el circuito respiratorio permanece constante durante el ejercicio constante. Evidentemente, con este método de suministro de gas respirable se produce su exceso, que se elimina al agua a través de la válvula de evacuación. Como resultado, un rebreather de ciclo semicerrado libera varias burbujas de la mezcla respiratoria no solo durante el ascenso, sino también con cada exhalación del buceador. Aproximadamente 1/5 del gas exhalado se ventila. Para aumentar el sigilo, se pueden instalar deflectores de tapas, similares a los que se usan en los rebreathers de oxígeno de ciclo cerrado, en las válvulas de grabado.
Dependiendo de la concentración de oxígeno en la mezcla respirable EANx (Nitrox), el caudal puede variar de 7 a 17 litros por minuto, por lo que el tiempo que se pasa en profundidad cuando se usa un rebreather de circuito semicerrado depende del volumen del cilindro de gas respirable. . La profundidad de inmersión está limitada por la presión parcial de oxígeno en la bolsa de respiración (no debe exceder las 1,6 atm) y la presión de ajuste del reductor. El hecho es que la salida de gas a través de una boquilla calibrada tiene una velocidad supersónica , lo que le permite mantener el flujo sin cambios siempre que la presión de ajuste del reductor supere la presión ambiental en dos o más veces.
El principio de funcionamiento del dispositivo es que parte del gas exhalado se vierte a la fuerza en el agua (generalmente 1/7 a 1/5 del volumen de inhalación), y el volumen de la bolsa de respiración es obviamente menor que el volumen de los pulmones del buceador. Debido a esto, para cada respiración, una porción fresca del gas respiratorio se suministra a través de la máquina pulmonar al circuito de respiración. Este principio le permite usar cualquier gas que no sea aire como una mezcla de respiración y mantener con mucha precisión la presión parcial de oxígeno en el circuito de respiración, independientemente de la actividad física y la profundidad. Dado que el suministro de gas respirable es solo por inhalación, y no constantemente, como es el caso de los rebreathers de suministro activo, el rebreather de circuito semicerrado de suministro pasivo está limitado en profundidad solo por la presión parcial de oxígeno en el circuito de respiración. Un punto negativo importante en el diseño de los rebreathers de ciclo semicerrado con suministro pasivo es que la automatización se activa con los movimientos respiratorios del buzo, lo que significa que la severidad de la respiración es obviamente mayor que en otros tipos de aparatos. Los dispositivos que utilizan un principio de funcionamiento similar son los preferidos por los espeleólogos submarinos y los seguidores de la enseñanza del buceo DIR.
Un diseño muy raro de un rebreather de ciclo semicerrado. El primer aparato de este tipo fue creado y probado por Drägerwerk en 1914. El principio de funcionamiento es el siguiente: hay 2 gases (oxígeno y diluyente) que se suministran a través de boquillas calibradas en la bolsa de respiración, como en un rebreather de circuito semicerrado con un suministro activo. Además, el suministro de oxígeno se realiza a velocidad volumétrica constante, como en un rebreather cerrado con suministro manual, y el diluyente entra por el orificio a un caudal subsónico, y la cantidad de diluyente suministrada aumenta con la profundidad. La compensación de la compresión de la bolsa de respiración se realiza mediante el suministro de diluyente a través de una válvula de derivación automática, y el exceso de mezcla de respiración se purga en el agua de la misma manera que en el caso de un rebreather de ciclo semicerrado con suministro activo. Por lo tanto, solo debido a un cambio en la presión del agua durante la inmersión, los parámetros de la mezcla de respiración cambian y en la dirección de una disminución en la concentración de oxígeno a medida que aumenta la profundidad. Los automezcladores mecánicos tienden a cambiar la concentración de oxígeno en la bolsa de respiración con cambios en la actividad física, y esto es una consecuencia directa del hecho de que su principio de funcionamiento es muy similar al principio sobre el cual se construyen los rebreathers semicerrados con suministro activo.
Los límites de profundidad para un automezclador mecánico son los mismos que para un rebreather de circuito semicerrado con suministro activo, con la excepción de que solo la presión establecida del reductor de oxígeno debe ser 2 o más veces la presión ambiental. En términos de tiempo, el mezclador automático está limitado principalmente por el volumen de gas diluyente, cuyo caudal aumenta con la profundidad. Se puede utilizar aire, Trimix y HeliOx como gas diluyente .
Un diseño muy raro de un rebreather de ciclo semicerrado. Este tipo de rebreather, por su principio de operación, es completamente similar a un rebreather de ciclo semicerrado con suministro activo, excepto que la mezcla de respiración no se prepara con anticipación, sino durante la operación del rebreather. El principio de funcionamiento es el siguiente: hay 2 gases (oxígeno y diluyente) que se suministran a través de boquillas calibradas al contrapulmón, como en un rebreather de circuito semicerrado con suministro activo. Tanto el oxígeno como el diluyente se administran a una velocidad constante independientemente de la profundidad, y los gases se mezclan en el contrapulmón. Dependiendo de la tasa de suministro de oxígeno y diluyente, obtenemos el gas que necesitamos. Este tipo de rebreather tiene todas las desventajas de un rebreather semicerrado con suministro activo, además, es estructuralmente más complejo y requiere al menos dos cilindros de gas (mientras que solo se necesita un cilindro de gas para el funcionamiento normal de un aSCR). La ventaja de este tipo de rebreathers es que no hay necesidad de pre-preparar la mezcla de respiración y es posible configurar el gas deseado en el circuito (ajustando el caudal de O2 y diluyente) sin cambiar los gases fuente, pero sólo su proporción. Se pueden utilizar los siguientes gases diluyentes: aire, Trimix y HeliOx .
Los rebreathers regenerativos pueden funcionar tanto en patrones de respiración cerrados como semicerrados. Su principal diferencia es que, además de (en lugar de) el absorbente de dióxido de carbono habitual, se utiliza una sustancia regenerativa: O3 (o-tri), ERW u OKCh-3, creado a base de peróxido de sodio . La sustancia regenerativa es capaz no solo de absorber dióxido de carbono, sino también de liberar oxígeno. El principio de funcionamiento de un rebreather regenerativo es que el consumo de oxígeno del buzo se compensa no solo con el suministro de mezcla de respiración fresca del cilindro, sino también con la liberación de oxígeno por parte de la sustancia regenerativa.
Los representantes clásicos de los rebreathers regenerativos son los dispositivos IDA-59, IDA-71, IDA-72, IDA-75, IDA-85.
Por separado, los dispositivos de tipo IDA-71, que todavía se usan en unidades de nadadores de combate y buzos de reconocimiento, pueden señalarse como el diseño más exitoso. El diseño del dispositivo y el principio de su funcionamiento son simples y asequibles. Cuando se usa correctamente, es muy confiable. A pesar de su edad “venerable” (en principio, el dispositivo se considera moralmente obsoleto), se considera el diseño más exitoso de dispositivos de este tipo y aún se sigue produciendo ( planta de respiradores ). Los dispositivos IDA-75 e IDA-85 se produjeron en serie experimental, pero debido al colapso de la URSS, no entraron en producción. Después del colapso de la URSS, las oficinas de diseño aún no han inventado un aparato que supere al IDA-71 en sus características.
Los modos de descompresión no se utilizan durante los descensos en aparatos de ciclo cerrado con oxígeno puro. De acuerdo con las Reglas del Servicio de Buceo de la Armada, se permiten inmersiones con oxígeno puro a profundidades de hasta 20 metros. Cuando se utilizan mezclas de los tipos AKS y AAKS, se permiten descensos sin descompresión a profundidades de hasta 40 metros, en el aparato IDA-71, y hasta 60 metros en los aparatos IDA-75 e IDA-85. El tiempo máximo permitido sin descompresión a estas profundidades es de 30 minutos. Si se excede el tiempo de permanencia especificado, la salida se realiza de acuerdo con el modo de descompresión.