Respirador

El rebreather es un aparato de respiración independiente del medio ambiente conocido especialmente para su uso en el buceo . Sin embargo, estos dispositivos también son muy comunes en entornos de trabajo particulares como minas , cuerpos de bomberos , etc., donde por emergencia o necesidad es necesario contar con una fuente de aire respirable con alta autonomía y bajo peso. Estas máquinas pueden ser de circuito completamente cerrado o de circuito semicerrado.

Historia

Los rebreathers de mezcla modernos son la evolución de los primeros rebreather de oxígeno ( Oxygen Rebreather ), que en Italia se denominan históricamente ARO (aparatos de respiración autónomos de oxígeno). La concepción de estos primeros dispositivos se remonta a 1876 gracias a Henry Fleuss, posteriormente desarrollados tanto por la empresa alemana Dräger como por el estadounidense Charles "Swede" Momsen y el británico Sir Robert Davis. Los primeros usos fueron como fuente de aire respirable para rescate en minas, luego se utilizaron en submarinos (en caso de fuga de cloro ). Luego fueron mejorados (por el ejército británico y luego en Italia gracias al trabajo pionero de Teseo Tesei ) y utilizados en el campo submarino por los primeros asaltantes submarinos debido a la ausencia de burbujas en la superficie y la larga autonomía.

Operación

El principio general de funcionamiento es casi idéntico en todos los tipos de rebreather. Nuestro cuerpo necesita oxígeno para las funciones metabólicas, sin embargo, el consumo de oxígeno es independiente de la profundidad, incluso si el volumen respirado aumenta con la presión. Existe una variación en el consumo de oxígeno dependiendo únicamente del trabajo realizado. Para comprender mejor este sistema, tomemos como ejemplo la respiración con un circuito abierto normal (cilindro con regulador): como se sabe, el aire está compuesto por un 79 % de nitrógeno , un 20,8 % de oxígeno y un porcentaje de otros gases ( helio , neón , argón , dióxido de carbono ). Respirando en circuito abierto, con cada inhalación introducimos una determinada cantidad de oxígeno en nuestros pulmones, muy por encima de nuestras necesidades y al exhalar dejamos escapar una parte de oxígeno que podríamos reutilizar. Independientemente del principio de funcionamiento, el rebreather recupera parte o la totalidad del gas exhalado que de otro modo se liberaría al medio ambiente, permitiéndonos una mayor autonomía para el mismo gas transportado.

Sin embargo, para recuperar y reutilizar el gas exhalado es necesario filtrarlo del dióxido de carbono que produce nuestro metabolismo , para ello se utiliza un sistema de filtrado, que contiene un compuesto químico denominado " cal sodada " (compuesto por calcio hidróxido e hidróxido de sodio ) o en modelos más evolucionados a partir de moléculas sintéticas, que tiene la propiedad de fijar el dióxido de carbono que lo atraviesa. Por ello, en cada rebreather hay un filtro (también llamado canister o cápsula) que contiene una determinada cantidad de este material (en promedio de 1,5 a 4 kg). El rebreather tiene una o dos bolsas pulmonares, conectadas a la boquilla por medio de tubos de gran sección (llamados corrugados) a través de los cuales pasa el gas exhalado e inhalado. Generalmente, el filtro de cal sodada se ubica entre las dos mangas. El gas exhalado, aún conteniendo un cierto porcentaje de oxígeno, debe ser mezclado con oxígeno nuevo o mezcla respiratoria nueva para ser reutilizado por el operador. El sistema de restauración de este porcentaje de oxígeno determina el principio de funcionamiento del aparato.

En un circuito cerrado no hay (normalmente) fugas de gas del aparato y por tanto no se producen burbujas. En un tanque semicerrado, en cambio, parte del gas es expulsado de la máquina a una frecuencia constante.

Rebreather de circuito cerrado

Llamado CCR (Circuito Cerrado Rebreather ). Con los rebreathers cerrados , ya sean electrónicos o manuales, es posible alcanzar grandes profundidades (incluso mucho más allá de los 100 m) gracias a que es posible variar el porcentaje de oxígeno presente en la mezcla y al hecho de que este último puede contener helio (que limita los problemas de narcosis por nitrógeno más allá de los 30 m). También son muy populares por su silencio y la ausencia de burbujas que les permite no asustar a los peces.

Circuito cerrado de oxígeno puro

Comúnmente llamados ARO (aparatos de respiración autónomos de oxígeno), fueron los primeros rebreathers que se construyeron. Este es el tipo más simple de rebreather y no hay parte electrónica. La bolsa pulmonar se llena con oxígeno puro y el buzo la respira, por lo que existen severas limitaciones en la profundidad de uso debido a la toxicidad del oxígeno . Actualmente la profundidad máxima recomendada (ppO 2 1,6 bar ) es de 6 m, pero en el pasado, sobre todo en el ámbito militar, se utilizaba a profundidades mucho mayores y los accidentes eran frecuentes.

Cuando el buceador exhala en la bolsa, la cápsula absorbe el CO2 y por tanto se producirá una disminución progresiva del volumen de oxígeno presente en la bolsa. Periódicamente, para evitar que la bolsa se colapse y ya no permita respirar, el buceador inyecta de forma manual (también existen dispositivos automáticos) oxígeno puro a través de un grifo llamado bypass . Este dispositivo se caracteriza por una autonomía muy larga (hasta 6 horas de inmersión continua), una compacidad extrema y un silencio notable.

Circuito cerrado controlado electrónicamente

Se denominan ECCR (Electronic Closed Circuit Rebreathers) y son dispositivos de mezcla controlados por sensores electroquímicos de oxígeno con automatismo electrónico.

En esta máquina, que suele utilizar dos cilindros (uno de oxígeno puro y otro de "diluyente", o una mezcla de gases que también puede ser aire) el gas contenido en el cilindro de diluyente sirve únicamente como "volumen a respirar", mientras que a medida que se consume oxígeno, este último gas se introduce a través de un sistema electrónico. Este sistema utiliza sensores de oxígeno que miden el porcentaje de oxígeno presente en la mezcla y si este cae por debajo de un valor predeterminado (llamado set-point ) automáticamente activa una válvula solenoide (llamada solenoide en la jerga ) que permite que una parte del oxígeno ingrese desde el cilindro que lo contiene. La peculiaridad de estos dispositivos, además del elevado coste, es que requieren una formación específica.

Lazo cerrado con control manual

Se denominan MCCR (Manual Closed Circuit Rebreathers ) y son dispositivos manuales de mezcla de control electroquímico.

El principio de funcionamiento es similar en todos los aspectos a la caja electrónica, sin embargo, en estos dispositivos los sensores de oxígeno representan sus lecturas en una pantalla. Estos datos son leídos periódicamente por el buzo y cuando las lecturas caen por debajo de un valor predeterminado, el buzo interviene manualmente con un bypass que deja entrar una cierta cantidad de oxígeno.

Circuito cerrado con adición química

Se denominan CCCR (Rebreathers de circuito cerrado químico ) y son dispositivos de mezcla químicamente controlados.

Estos aparatos nacieron en la Unión Soviética a partir de los años cincuenta , su peculiaridad consiste en tener, en paralelo al filtro de cal, un recipiente de peróxido de sodio . Este compuesto tiene la particularidad de producir oxígeno de forma directamente proporcional al CO2 absorbido. Puede parecer el sistema ideal pero su uso presenta riesgos significativos. De hecho, el peróxido es explosivo si entra en contacto con el agua y generalmente se estabiliza con asbesto . Como se sabe, el incendio de la estación espacial Mir fue provocado precisamente por el peróxido de sodio. Estos dispositivos se producen casi exclusivamente en Rusia y no tienen (excepto con fines de recolección) difusión en el mundo occidental debido al hecho de que generalmente se consideran peligrosos.

Rebreather de circuito semicerrado

Dicho SCR ( rebreather de circuito semicerrado ). En estos sistemas, el oxígeno consumido por el metabolismo se aporta a través de un intercambio continuo de la mezcla presente en el circuito respiratorio, por lo que una parte de este debe dispersarse en el medio exterior: de ahí el nombre de "semicerrados". Como en los circuitos cerrados, el dióxido de carbono producido por el metabolismo es eliminado por la cal sodada .

Existen dos sistemas para el intercambio de la mezcla: uno se llama flujo continuo o alimentación activa, el otro se llama alimentación pasiva. Ambos sistemas son alimentados por uno o más cilindros cargados con mezclas preenvasadas.

Sistemas de Flujo Continuo - Potencia Activa.

En estos sistemas, el intercambio de la mezcla presente en el circuito de respiración se realiza por medio de una boquilla que inyecta un flujo continuo de gas desde el cilindro, el exceso de gas es dispersado al ambiente externo por una válvula especial generalmente colocada en el bolsa pulmonar espiratoria o en cualquier caso en un punto adecuado del circuito respiratorio.

En estos sistemas el valor del caudal está estrictamente ligado a la composición de la mezcla presente en el cilindro.

Las boquillas pueden ser fijas, por lo tanto una para cada tipo de mezcla, o regulables de forma que se pueda regular la misma boquilla según el tipo de mezcla utilizada.

Generalmente estos dispositivos hacen uso de mezclas Nitrox, pero también se pueden utilizar mezclas Trimix (p. ej., aparato modelo Azimuth AF) o Heliox (p. ej., aparato Drager FGG III), sin embargo, hay que tener en cuenta que cada tipo de mezcla requiere un caudal particular valor, luego una boquilla dedicada o una configuración particular de una boquilla ajustable.

Sistemas de flujo continuo Premezclado y automezclado

Los sistemas de flujo continuo se dividen en premezclados y automezclados. En los sistemas premezclados utilizan un solo caudal de mezcla, mientras que en los sistemas de automezclado son dos caudales entregados por dos boquillas donde al menos una entrega un caudal que varía según la profundidad, por lo que la composición de la mezcla depende del efecto combinado. de los dos flujos y varía con la profundidad. El objetivo de los sistemas de automezclado es intentar optimizar la mezcla resultante en función de la profundidad.

Premezclado con masa constante

Son aparatos, generalmente equipados con una sola botella de gas primario (la que utiliza el circuito de respiración), que generalmente es un nitrox en el que se establece el porcentaje de oxígeno presente en función de la profundidad a alcanzar. El gas, a través de un sistema mecánico llamado "dosificador", deja pasar un flujo continuo de gas al circuito respiratorio que debe renovar la mezcla presente, el buceador consume una parte del oxígeno presente en la mezcla mientras respira. Por este motivo, el porcentaje de oxígeno presente en el circuito es casi siempre inferior al contenido en la botella y depende del trabajo realizado (es decir, del consumo metabólico de oxígeno). La mayoría de los rebreathers semicerrados del mercado pertenecen a esta categoría.

Automezclado con masa constante

Estos aparatos tienen el mismo principio de funcionamiento que los semicerrados descritos anteriormente, la única diferencia es que el gas no está premezclado, el aparato tiene de hecho dos (o más) cilindros que contienen uno oxígeno y el otro otro gas (generalmente nitrox o también aire). La ventaja sobre el tipo anterior es que, obteniendo una mayor complejidad constructiva, es posible decidir la profundidad de operación de forma continua sin cambiar necesariamente el gas primario como en el rebreather descrito anteriormente. Sin embargo, precisamente por su complejidad, estos dispositivos no han encontrado una difusión notable.

Premezclado con adición pasiva

I PASCR (Rebreather Semicerrado de Adición Pasiva ). En estas máquinas en cada inhalación, gracias a un sistema mecánico, se produce una pequeña expulsión de gas "viejo" que es sustituido por el gas procedente de las bombonas.

Estos dispositivos pueden utilizar mezclas de Nitrox y Trimix, con el sistema de alimentación pasiva el paso de una mezcla a otra es muy sencillo incluso en inmersión: esto es una ventaja frente a los sistemas de flujo continuo en los que es necesario cambiar de boquilla o ajuste en funcionamiento. del tipo de mezcla utilizada, que no se puede hacer bajo el agua.

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