Respirator
Rebreather este un aparat respirator independent pentru mediu cunoscut mai ales pentru utilizarea la scufundare . Cu toate acestea, aceste dispozitive sunt, de asemenea, foarte frecvente în anumite medii de lucru, cum ar fi minele , pompierii etc., unde pentru situații de urgență sau necesitate este necesar să aveți o sursă de aer respirabilă, cu autonomie ridicată și greutate redusă. Aceste mașini pot fi complet închise sau semi-închise.
Istorie
 Mine Rebreather |
Respiratoarele moderne de amestec sunt evoluția primului respirator de oxigen ( Oxygen Rebreather ), care în Italia sunt denumite în mod istoric ARO (aparat de respirație autonom cu oxigen). Concepția acestor prime dispozitive datează din 1876 grație lui Henry Fleuss, dezvoltat apoi atât de compania germană Dräger, cât și de americanul Charles „suedez” Momsen și de britanicul Sir Robert Davis. Primele utilizări au fost ca sursă de aer respirabil pentru salvarea în mine, apoi au fost folosite la submarine (în cazul scurgerii de clor ). Acestea au fost apoi îmbunătățite (de către armata engleză și apoi în Italia datorită muncii de pionierat a lui Teseo Tesei ) și utilizate în câmpul subacvatic de către primii atacatori subacvatici din cauza absenței bulelor la suprafață și a autonomiei îndelungate.
Operațiune
Principiul general de funcționare este aproape identic în toate tipurile de reșpirator. Corpul nostru are nevoie de oxigen pentru funcțiile metabolice, cu toate acestea, consumul de oxigen este independent de adâncime, chiar dacă volumul respirat crește odată cu presiunea. Există o variație a consumului de oxigen în funcție doar de munca depusă. Pentru a înțelege mai bine acest sistem, să luăm de exemplu respirația cu un circuit deschis normal (cilindru cu regulator): după cum se știe, aerul este compus din 79% azot , 20,8% oxigen și un procent din alte gaze ( heliu , neon , argon , dioxid de carbon ). Respirând într-un circuit deschis, la fiecare inhalare introducem o anumită cantitate de oxigen în plămâni, dincolo de nevoile noastre și când expirăm eliberăm o parte din oxigen pe care am putea să o refolosim. Indiferent de principiul de funcționare, respiratorul recuperează parțial sau total gazul expirat care altfel ar fi eliberat în mediu, permițându-ne o autonomie mai mare pentru același gaz transportat.
Cu toate acestea, pentru a recupera și a refolosi gazul expirat, este necesar să-l filtrăm din dioxidul de carbon produs de metabolismul nostru, pentru a face acest lucru se folosește un sistem de filtrare, care conține un compus chimic numit „ var de sodă ” (compus din calciu hidroxid și hidroxid de sodiu ) sau în modele mai evoluate din molecule sintetice, care are proprietatea de a fixa dioxidul de carbon care trece prin el. Din acest motiv, în fiecare respirator există un filtru (numit și recipient sau capsulă) care conține o anumită cantitate din acest material (în medie de la 1,5 la 4 kg). Respiratorul are una sau două pungi pulmonare, conectate la piesa bucală prin intermediul unor tuburi cu secțiune mare (numite ondulate) prin care trece gazul expirat și inhalat. În general, filtrul de var de sodă este situat între cele două pungi. Gazul expirat, deși conține încă un anumit procent de oxigen, trebuie amestecat cu oxigen nou sau cu un nou amestec respirator pentru a fi reutilizat de operator. Sistemul de refacere a acestui procent de oxigen determină principiul de funcționare al aparatului.
Într-un circuit închis (în mod normal) nu există scurgeri de gaz din aparat și, prin urmare, nu se produc bule. Pe de altă parte, într-un rezervor semi-închis, o parte din gaz este expulzată din mașină la o frecvență constantă.
Respirator cu circuit închis
Numit CCR (Circuit închis Rebreather ). Cu respirații închise, fie ele electronice sau manuale, este posibil să se atingă adâncimi mari (chiar și peste 100 m) datorită faptului că este posibil să se modifice procentul de oxigen prezent în amestec și faptul că acesta din urmă poate conține heliu (care limitează problemele de narcoză cu azot peste 30 m). De asemenea, sunt foarte populari pentru tăcerea lor și absența bulelor care le permit să nu înspăimânte peștele.
Circuit de oxigen pur închis
Frecvent numit ARO (oxigen aparat respirator autonom), au fost primii care urmează să fie construit aerului de respirație inclus . Acesta este cel mai simplu tip de rebreather și nu există o parte electronică. Punga pentru plămâni este umplută cu oxigen pur și respirată de scafandru, din acest motiv există limitări severe ale adâncimii de utilizare datorită toxicității oxigenului . În prezent, adâncimea maximă recomandată (ppO 2 1,6 bar ) este de 6 m, dar în trecut, în special în domeniul militar, a fost utilizată la adâncimi mult mai mari, iar accidentele au fost frecvente.
Când scafandrul expiră în pungă, capsula absoarbe CO2 și, prin urmare, va exista o scădere progresivă a volumului de oxigen prezent în pungă. Periodic, pentru a preveni prăbușirea pungii și a nu mai permite respirația, scafandrul în modul manual (există și dispozitive automate) injectează oxigen pur printr-un robinet numit bypass . Acest dispozitiv se caracterizează printr-o autonomie foarte lungă (până la 6 ore de imersie continuă), compactitate extremă și o liniște remarcabilă.
Circuit închis cu control electronic
Se numesc ECCR (Electronic Closed Circuit Rebreathers) și sunt dispozitive de amestec controlate de senzori de oxigen electrochimici cu automatism electronic.
În această mașină, care folosește de obicei doi cilindri (unul de oxigen pur și unul de „diluant”, sau un amestec de gaz care poate fi și aer), gazul conținut în cilindrul diluant servește doar ca „volum pentru a respira”, în timp ce pe măsură ce se consumă oxigen, ultimul gaz este introdus printr-un sistem electronic. Acest sistem folosește senzori de oxigen care măsoară procentul de oxigen prezent în amestec și dacă acesta scade sub o valoare prestabilită (numită set-point ) activează automat o electrovalvă (numită solenoid în jargon) care permite unei părți de oxigen să intre din cilindru care îl conține. Particularitatea acestor dispozitive, pe lângă costul ridicat, este faptul că necesită instruire specifică.
Circuit închis cu comandă manuală
Acestea se numesc MCCR (Manual Closed Circuit Rebreathers ) și sunt dispozitive cu amestec manual de control electrochimic.
Principiul de funcționare este, din toate punctele de vedere, similar cu carcasa electronică, cu toate acestea, în aceste dispozitive, senzorii de oxigen reprezintă citirile lor pe un afișaj. Aceste date sunt citite periodic de către scafandru și atunci când citirile scad sub o valoare predeterminată, scafandrul intervine manual cu un bypass care lasă să intre o anumită cantitate de oxigen.
Circuit închis cu adaos chimic
Acestea se numesc CCCR ( Chemical Closed Circuit Rebreathers ) și sunt dispozitive de amestecare controlate chimic.
Aceste aparate s-au născut în Uniunea Sovietică încă din anii cincizeci , particularitatea lor constând în a avea, în paralel cu filtrul de var, un recipient cu peroxid de sodiu . Acest compus are particularitatea de a produce oxigen într-un mod direct proporțional cu CO2 absorbit. Ar putea părea sistemul ideal, dar utilizarea acestuia prezintă riscuri semnificative. De fapt, peroxidul este exploziv dacă intră în contact cu apa și este în general stabilizat cu azbest . După cum se știe, incendiul de la stația spațială Mir a fost cauzat tocmai de peroxid de sodiu. Aceste dispozitive sunt produse aproape exclusiv în Rusia și nu au difuzare (în afară de scopul colectării) în lumea occidentală datorită faptului că sunt în general considerate periculoase.
Respirator de circuit semiînchis
S-a menționat SCR ( semiclosionat de circuit ). În aceste sisteme, oxigenul consumat de metabolism este alimentat printr-un schimb continuu al amestecului prezent în circuitul respirator, prin urmare o parte din acesta trebuie dispersată în mediul extern: de aici și denumirea de „semiînchis”. Ca și în circuitele închise, dioxidul de carbon produs de metabolism este eliminat de varul sodic .
Există două sisteme pentru schimbul amestecului: unul se numește flux continuu sau hrănire activă, celălalt se numește hrănire pasivă. Ambele sisteme sunt alimentate de unul sau mai mulți cilindri încărcați cu amestecuri preambalate.
Sisteme de flux continuu - Putere activă.
În aceste sisteme, schimbul amestecului prezent în circuitul respirator se realizează prin intermediul unei duze care injectează un flux continuu de gaz din butelie, gazul în exces este dispersat în mediul extern printr-o supapă specială amplasată în general pe sacul pulmonar expirator.sau în orice caz pe un punct adecvat al circuitului respirator.
În aceste sisteme, valoarea debitului este strict legată de compoziția amestecului prezent în cilindru.
Duzele pot fi fixate, deci una pentru fiecare tip de amestec sau reglabile astfel încât aceeași duză să poată fi setată în funcție de tipul de amestec utilizat.
În general, aceste dispozitive utilizează amestecuri Nitrox, dar amestecurile Trimix (de exemplu, aparatul model Azimuth AF) sau Heliox (de exemplu, aparatul Drager FGG III) pot fi de asemenea utilizate, cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că fiecare tip de amestec necesită un flux particular valoare, apoi o duză dedicată sau o setare specială a unei duze reglabile.
Sisteme de curgere continuă Premixat și auto-amestecabil
Sistemele de curgere continuă sunt împărțite în preamestecate și auto-amestecate. În sistemele premixate utilizează un singur flux de amestec, în timp ce în sistemele de auto-amestecare există două fluxuri livrate de două duze în care cel puțin unul oferă un flux variabil în funcție de adâncime, în acest fel compoziția amestecului depinde de efect combinat al celor două fluxuri și variază în funcție de adâncime. Scopul sistemelor de amestecare automată este de a încerca să optimizăm amestecul rezultat în funcție de adâncime.
Premixat cu masă constantă
Acestea sunt dispozitive, în general echipate cu o singură butelie primară de gaz (cea utilizată de circuitul de respirație), care este în general un nitrox în care procentul de oxigen prezent este stabilit în funcție de adâncimea care trebuie atinsă. Gazul, printr-un sistem mecanic numit „dozator”, permite un flux continuu de gaz în circuitul respirator care trebuie să reînnoiască amestecul prezent, scafandrul consumă o parte din oxigenul prezent în amestec în timp ce respiră. Din acest motiv, procentul de oxigen prezent în circuit este aproape întotdeauna mai mic decât procentul conținut în cilindru și depinde de munca depusă (adică de consumul metabolic de oxigen). Majoritatea respirațiilor semiînchise de pe piață aparțin acestei categorii.
Auto-amestecare cu masă constantă
Aceste aparate au același principiu de funcționare ca cele semiînchise descrise mai sus, singura diferență este că gazul nu este preamestecat, aparatul are de fapt doi (sau mai mulți) cilindri care conțin un oxigen și celălalt un alt gaz (în general nitrox sau de asemenea, aer). Avantajul față de tipul anterior este că, deși se obține o complexitate constructivă mai mare, este posibil să se decidă adâncimea de funcționare în mod continuu, fără a schimba neapărat gazul primar, așa cum este prezentat în respirația descrisă mai sus. Cu toate acestea, tocmai datorită complexității lor, aceste dispozitive nu au găsit o difuzie notabilă.
Premixat cu adaos pasiv
I PASCR ( Pasive Addition Semi Closed Rebreather ). În aceste mașini la fiecare inhalare, datorită unui sistem mecanic, există o mică expulzare a gazului „vechi” care este înlocuit cu gazul care vine de la butelii.
Aceste dispozitive pot utiliza amestecuri Nitrox și Trimix, cu sistemul de alimentare pasivă trecerea de la un amestec la altul este foarte simplă chiar și în imersie: acesta este un avantaj în comparație cu sistemele cu flux continuu în care este necesar să schimbați duza sau setarea în funcțiune. a tipului de amestec utilizat, care nu se poate face sub apă.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Rebreather
