La tecnologia reb!

Gherardo Biolla Istruttore PSAI

Per gentile concessione della Quest e di Dmitri Gorski

 

Analisi da un punto di vista DIR.

Il circuito chiuso – anche chiamato rebreather – è entrato di prepotenza nel mercato negli ultimi anni con migliaia di unità in circolazione e un numero sempre più crescente di nuove spedizioni condotte con sistemi di questo tipo, per merito dell’efficienza di questi stessi mezzi. Tuttavia, insieme a questo vantaggio vengono introdotti nuovi rischi per quel che riguarda la complessità della macchina e un ulteriore rischio legato all’efficienza della macchina stessa.

Al giorno d’oggi le immersioni in reb sono la nuova frontiera dei “cowboy”, allo stesso modo in cui lo erano le immersioni tecniche all’inizio degli anni ’90. Come risultato, prima di parlare dei vantaggi legati a queste macchine, una visione d’insieme dell’equipaggiamento, delle pratiche di immersione e un addestramento subacqueo sono come da ritenersi quali standard per l’utilizzo in sicurezza di un circuito chiuso.



Quando respiriamo, l’ossigeno nella miscela che respiriamo viene utilizzato dal nostro corpo catalizzato in reazioni che ci mantengono vivi. Il resto del gas viene esalato inutilizzato, inquinato da anidride carbonica creata da queste reazioni. L’idea alla base di un circuito chiuso è di mantenere il gas esalato nel loop del circuito chiuso, rimuovendo la CO2 e aggiungendo O2 dove necessario. La rimozione della CO2 è data dall’assorbimento di una particolare mistura di prodotti alcalini. Il tutto è ulteriormente controllato dalla perfusione (passaggio del gas attraverso la calce sodata) poiché si forza il gas a passare attraverso lo scrubber respirando. Un flusso superiore avrà come risultato una minore efficienza nella rimozione della Co2. Il ripristino dell’ossigeno è dato aggiungendo ossigeno al 100% a ciò che andiamo a respirare. La PO2 è quindi variabile e dipende non solo dalla profondità, ma anche dalla quantità di O2 che andremo ad iniettare. Diviene quindi cruciale monitorare e controllare il valore di Po2 in modo che il gas che andremo a respirare non possa diventare ipossico o iperossigenato

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Un altro grosso problema è determinato dalla crescita della CO2. In ogni caso questo rischio non verrà discusso in questo articolo, perché può essere eliminato utilizzando una corretta filtrazione e monitorando lo stato del filtrante. Lo scopo di questo testo è la sfida nello stabilire procedure di sicurezza in immersione e un utilizzo sicuro dell’equipaggiamento al momento sul mercato.

Glossario

• CCR – Rebreather a circuito chiuso
• MCCR – Rebreather a circuito chiuso meccanico (l’ossigeno viene aggiunto manualmente)
• ECCR – Rebreather a circuito chiuso elettronico (l’ossigeno viene aggiunto elettronicamente)
• ICCR – Rebreather a circuito chiuso “interveniente” (l’ossigeno viene aggiunto manualmente ma c’è anche una sicura elettronica)
• BOV – Valvola di Bailout (una valvola presente sul corrugato dal quale si respira e che permette di passare al circuito aperto una volta attivata)
• ADV – Valvola automatica del diluente (una valvola che inietta automaticamente nuovo diluente nel loop quando il volume del sacco polmone diminuisce e quanto aumenta la pressione)
• PO2 – Pressione parziale dell’ossigeno (considerato sicuro fra 0,16 e 1.6)
• Diluente – Gas utilizzato per mantenere il volume polmonare in proporzione all’aumento di pressione: può essere assimilato al gas di fondo quando si utilizzi il circuito aperto purché si consideri anche la frazione di gas inerte.
• Bailout: gas di emergenza da usare in circuito aperto se l’unità CCR è compromessa o non operativa
• MOD – Massima profondità operativa
• HUD – Head up display (una luce montata in zona visibile all’utente, posizionata vicina al loop da cui si respira, e che sia legata ad eventuali problemi al reb)
• Buzzer – allarme sonoro
• Voting logic – Validazione automatica delle celle: sistema usato sulla maggior parte dei reb e che prevede una serie di set in cui la maggioranza decide quale sia il valore corretto. Ad esempio con 3 valori che rispondano a 1.1, 1,4 e 1,4, l’ 1.4 sarà considerato quello corretto.
• Set point – valore della PO2 scelto e utilizzato per l’immersione


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Analizzare le variabili sul CCR.
Mettendo in confronto un circuito aperto con un CCR, il CCR richiede un ulteriore valore critico (il contenuto della miscela che respiriamo) che va continuamente monitorato. Ogni sub controlla sempre e attentamente profondità e tempo di ogni immersione in circuito aperto. Tenere sotto controllo la profondità è importante non solo per rimanere attinenti al piano, ma anche perché non si vuole superare la MOD del gas di fondo. In immersione in CCR, l’importanza di controllare la MOD è amplificata dal fatto che ciò che il subacqueo respira non è stabile. Una PO2 dinamica deve essere monitorata tutto il tempo poiché il rischio di una miscela ipossica o iperossica è sempre presente anche restando sempre alla stessa profondità. Questa situazione può portare un subacqueo a perdere coscienza in pochi minuti

Controllo manuale
Il controllo manuale della PO2 funziona come descritto, effettuando un continuo controllo delle celle. Non ci sono allarmi nell’avvisare la presenza di valori troppo alti o troppo bassi di PO2. Normalmente ci sono 2 o 3 celle in ogni reb e sono questi valori che vanno monitorati.

Controllo automatico
Quando un reb ha il controllo automatico dell’iniezione di ossigeno, anche il controllo del sistema è automatico e il subacqueo non ha reale necessità di controllare costantemente il valore della PO2. Tuttavia, la maggior parte delle agenzie subacquee al giorno d’oggi mette particolare enfasi sul fatto di controllare la PO2 manualmente, anche dove non fosse necessario e sia lo stesso reb ad aggiungere ossigeno se necessario.

Validazione da parte delle celle.

Il Dr. Bill Stone inventò per primo una tecnologia poi presa da tutti i costruttori di reb. L’idea è molto semplice: si basa sul fatto che un subacqueo controlli che le celle mostrino un valore corretto utilizzando un gas di una composizione già conosciuta, ad una profondità conosciuta, per fare una calibrazione in diretta. Questo può essere fatto su tutti i modelli di CCR – i subacquei devono completamente svuotare il loop, e immettere il diluente di cui si conosce la percentuale di ossigeno alla profondità conosciuta. Questa è un’operazione standard, ma è quasi del tutto inutile nella pratica. Per poter riempire il loop col diluente, è necessario svuotarlo completamente da ciò che c’è dentro, e ripetere l’operazione più volte. Questo non solo risulta poco pratico a causa della grande quantità di diluente richiesto, ma è anche fastidioso dal punto di vista dell’assetto, a causa del forte impatto che ha sullo stesso. I subacquei dovranno stabilire la corretta miscela nel loop tutte le volte che lo laveranno con il diluente. La validazione attiva delle celle consiste nel mettere le celle in una posizione tale che il diluente aggiunto n el loop passi sopra le celle stesse. È il sistema utilizzato al momento sul Poseidon MK VI (con controllo elettronico) e dal Pelagian (controllo manuale). Se il reb è a controllo elettronico, questa procedura avviene in automatico. Su di un reb a controllo manuale, la validazione avviene attivando l ADV ad una desiderata profondità; il diluente dovrebbe già essere a conoscenza del subacqueo. Ad esempio, se un subacqueo usasse aria o 21/35 quale diluente, attivando l ADV a 20 metri di profondità, le cellule dovrebbero mostrare 3 x 0.21 = 0.63. A 40 metri dovrebbero mostrare 5 x 0.21 =1.05. In questo modo un subacqueo può chiaramente capire quale cella abbia un malfunzionamento se una qualsiasi anomalia nel risultato venga individuata.

Un ulteriore vantaggio in questa procedura sta nel fatto che il diluente fresco immesso e passante sopra le celle può rimuovere l’eventuale presenza di umidità che (e lo fa) disturba la lettura delle celle. Tuttavia, c’è un possibile svantaggio nella validazione elettronica: il diluente che passa sopra le celle può far cadere delle gocce di condensa/umidità dentro alle celle nel caso di flusso troppo forte. Ma questo può essere probabilmente evitato indirizzando correttamente l’angolo di uscita e la forza (in pratica, lavorando sulla pressione intermedia dell’erogatore che porta il diluente).

Principi di controllo
La PO2 in un reb è controllata aggiungendo diluente o ossigeno. Il diluente è solitamente aggiunto automaticamente attraverso l’ADV, che scatta ogni qual volta ci sia poca pressione nel loop. E’ necessario solo per ristabilire il volume del sacco polmone. L’ossigeno è aggiunto manualmente o automaticamente a seconda del tipo di reb

Controlli base-logici
Ci sono sistemi automatici per aggiungere ossigeno al sacco polmone attraverso una valvola magnetica chiamata solenoide. Questi basano la loro funzionalità sulla lettura delle celle seguendo quello che viene chiamato sistema delle “voting logic”, dove due celle decidono sulla terza se tutte e tre non leggessero lo stesso valore. Notare che c’è una probabilità, per quanto bassa, che le due celle mostrino una lettura sbagliata, e la terza quella corretta. In questa situazione, le due celle mal funzionanti avranno la meglio e si può incorrere in una situazione molto pericolosa, in quanto il solenoide risponde basandosi su informazioni sbagliate. Un solenoide può inoltre bloccarsi in una posizione aperta o chiusa, e si hanno riscontri nella pratica di casi in cui sia successo. La qualità delle valvole magnetiche e dei loro componenti è stato un problema per diversi costruttori. Un altro problema coi solenoidi che si basino sulla lettura logica è nel fatto che non sappiamo per certo che la lettura delle celle sia corretta. Se per esempio, della polvere proveniente dalla calce si può dissolvere e condensare con l’acqua, creando delle bolle sopra le celle oppure le stesse celle possono risultare compromesse per altri motivi, senza che il subacqueo possa accorgersene, e ottenendo una lettura non corretta.

Controllo manuale del sistema
Una valvola per l’addizione manuale, un orifizio con un flusso costante o una valvola ad ago con un flusso variable, permetteno l’iniezione manuale dell’ossigeno. Il flusso è normalmente settato ad un livello più basso rispetto al flusso mtabolico dell’ossigeno. Quando il sistema mostra che la Po2 sta calando, tutto ciò che dobbiamo fare è di attivare un bottone che aggiunge nuovo ossigeno. Con il corretto flusso, questo processo avviene normalmente ogni 5 minuti o anche più.


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f. Attilio Eusebio

Controllo interveniente
Ultimamente, un nuovo tipo di controllo è stato inserito sul mercato. Era in circolazione da diverso tempo, ma senza alcun nome. Se il set point del controllo automatico è molto basso, l’ossigeno non viene aggiunto fino a che la PO2 raggiunge un valore normalmente troppo basso per essere utilizzato in immersione. In questo caso, il controllo automatico funziona da sicurezza. Il subacqueo dovrebbe utilizzare la macchina in manuale, ma se qualcosa succede e il valore della PO2 scende a livelli troppo bassi, interverrà il computer non permettendo al valore di diventare ipossico. Questo sistema permette, allo stesso tempo, di avere i vantaggi e svantaggi di entrambi i sistemi. C’è sempre il rischio che il solenoide si blocchi o che l’elettronica non funzioni, e che il profilo di PO2 non sia rispettato durante l’immersione. Tuttavia, questa sicura, permette al subacqueo di superare un possibile errore.

Configurazione del gas in CCR
Una regola naturale che sovviene pensando alle immersione è quella di avere sufficiente gas per abortire l’immersione e finirla in circuito aperto nel caso il rebreather abbia un problema. Se il gas di bailout è trasportato sulla schiena, la configurazione che avremo sarà quella standard, con una frusta lunga - una sorta di reminiscenza delle pratiche attuali con l’RB80. Il gas di bailout può essere portato anche su stage, costringendo a procedure di sicurezza determinate da seguire in caso di problema.

Bailout sulla schiena vs stage
Il più grosso vantaggio nel portare il bailout sulla schiena è che permette una procedura chiara e semplice in caso di emergenza. È facile connettere il back gas al BOV e poi passare la macchina da CCR a circuito aperto semplicemente ruotando un perno. La situazione in cui qualcuno nel team abbia bisogno di gas diviene quindi più familiare, in quanto il subacqueo può donare la frusta lunga sostanzialmente nello stesso modo in cui lo farebbe col circuito aperto. Tuttavia ci sono anche degli svantaggi nel portare il gas di bailout sulla schiena. La struttura (bailout e macchina) divengono grandi, pesanti, e quasi goffi. Al tutto aggiungiamo complessità, mettendo un manifold e un ulteriore isolatore sulle rubinetterie. Perdiamo inoltre la possibilità di passare il gas di bailout al compagno che ne abbia bisogno, perdendo inoltre un po’ di flessibilità. Abbiamo poi bisogno di connettere una bombola extra di ossigeno al nostro CCR, sulla nostra destra o fra le stage a disposizione.

Se portiamo il gas di bailout in stage, otteniamo il vantaggio di avere un’unità decisamente più piccola (una piccola quantità di gas è necessaria nel CCR anche per immersioni a grande profondità) in cui il filtrante è montato fra due piccole bombole da 3-4 litri sulla nostra schiena. Funzionerà come sistema primario. Lo svantaggio di questo sistema è che porta il subacqueo a dover affrontare scenari ben più complessi nel caso di problemi ed emergenze. Per prima cosa dobbiamo passare al nostro BOV, che ci permette di fare un paio di respiri dal nostro back gas e di attirare l’attenzione dei nostri compagni. Dobbiamo poi controllare di avere la corretta stage di bailout e controllarla col team prima di utilizzarla. In alternativa, il nostro BOV può essere già connesso con una stage, ma in questo caso perdiamo la possibilità di donarla nel caso qualcuno del team ne abbia bisogno. Durante immersioni molto fonde, la quantità di gas nelle stage può diventare enorme, mentre le procedure di cambio gas nel caso di emergenza, deve restare efficace come sempre.
C’è inoltre il problema su quanto bailout portarsi. Nel caso di un tuffo in circuito aperto, noi abbiamo due sistemi indipendenti da cui respirare. Il primo, fornito di frusta lunga, è il nostro sistema primario e il secondo è costituito dal nostro backup, utilizzato in caso di emergenza. In immersioni in CCR, l’unità stessa è il nostro sistema primario (la quale utilizza pochissimo gas). Dobbiamo quindi trasportare una quantità minima di gas (il gas che resterebbe nel nostro bibombola dopo un’immersione in circuito aperto) come bailout?Oppure dobbiamo portarne una quantità doppia: una “quantità minima” per un membro del team, e una quantità minima per noi in caso il nostro reb abbia un problema nello stesso momento in cui anche il nostro buddy abbia un problema? Questo vorrebbe dire che noi avremmo, in pratica, da portare del gas da utilizzare in emergenza superiore a quello che avremmo in circuito aperto. Questo sarebbe tuttavia giustificabile alla luce della complessità del CCR, e dal fatto che in una situazione di emergenza, alcuni preferiscano passare al sistema del circuito aperto. Questo punto è tutt’ora aperto al dibattito.

Alcune sfide viste dall’ottica DIR

Utilizzo dell’allarme come controllo della PO2.
Noi non utilizziamo alcun tipo di allarme di profondità fra le nostre attrezzature. Alcun tipo di suono ci avvisa quando raggiungiamo la nostra massima profondità operativa. Questo ci sembrerebbe inutile e persino pericoloso poiché ci sarebbe il rischio di far diventare questo allarme una comodità. Con l’avviso sonoro, il fatto di tenere monitorata costantemente la profondità svanirebbe. Seguendo la stessa logica, un modo di controllare la PO2 su un CCR è quello di controllarla continuamente e direttamente. Se sono montate su uno strumento da braccio, deve diventare automatico controllarla così come normalmente controlleremmo profondità e tempo nel circuito aperto. Tutti questi sistemi, HUD, gli allarmi sonori, divengono quindi superflui, aggiungendo solamente complessità ad un sistema e dando una ragione all’utente per non monitorare costantemente ciò che sta respirando. Con un controllo continuo della miscela, ciò che può succedere con l’ossigeno o il diluente può essere rilevato e corretto. Infatti, si impara moltissimo sulle dinamiche del sistema controllando come il valore della PO2 cambi a seconda della profondità, carico di lavoro, o in ogni altra situazione in cui lo si porti a deviare dal valore voluto. Alcuni istruttori CCR insegnano come nessuno dovrebbe iniziare ad immergersi con reb controllati elettronicamente, ma piuttosto con un modello manuale di CCR per iniziare ad osservare costantemente la curva iniziale della PO2,e le sue dinamiche, poiché i subacquei sono costretti a controllarla continuamente. Un ulteriore problema legato agli allarmi è che i subacquei vengono avvisati solamente una volta che il valore critico sia superato. Se questo valore è settato troppo vicino alla normale finestra di utilizzo, l’allarme suonerà tutto il tempo. Se al contrario lo si setta lontano da questo valore, suonerà solamente quando la PO2 avrà deviato sostanzialmente dal valore impostato per una considerevole quantità di tempo.
Il controllare continuamente la PO2 permette ai subacquei di rilevare una deviazione del valore della PO2 immediatamente e di correggere la situazione in modo molto più efficiente. Gli MCCR sono creati per avere un controllo a mente della PO2. Un vantaggio dell’allarme rimane comunque che permette un avviso di pericolo legato alla PO2, nel caso si sia occupati a fare qualcosa che ci distragga dal controllare questo valore. In una situazione di stress, questo avviso acustico può salvarci la vita.

Controllo elettronico della PO2.

Uno dei vantaggi nel controllo automatico della PO2 (l’iniezione automatica di ossigeno nel loop) è dato dal fatto che una PO2 addirittura superiore a quella voluta si trova nel sacco per tutto il tempo dell’immersione. Nella figura 1, si può vedere il grafico di un reb a controllo manuale. Nella figura 2 si può vedere il grafico di un reb a controllo elettronico. Si può notare chiaramente come il valore della PO2 sia superiore lungo tutta l’immersione in cui si abbia un controllo elettronico dell’unità. Che questo fatto possa causare differenze per il benessere del subacqueo è da discutere, perché il modo in cui il nostro sistema circolatorio assorbe PO2 cambia all’interno di intervalli normossici. Il controllo elettronico abbassa inoltre le cose da fare per un subacqueo, il che è indubbiamente un vantaggio.

 

 

Uno svantaggio del sistema elettronico sta nel fatto che aggiunge complessità alla macchina. Il supporto vita è ora controllato elettronicamente, e il successo del tutto dipende dalla qualità dei componenti e dal loro stato. In tutti gli aspetti della vita di tutti i giorni, l’elettronica ci aiuta a svolgere operazioni in modo più sicuro. È per esempio molto più sicuro far volare un caccia da combattimento grazie all’elettronica. La differenza quando si parla di componenti del reb risiede nel fatto che la maggior parte delle macchine venga costruito su scala piccola, da laboratori artigianali senza che si abbia un controllo qualità pari, ad esempio, a quello dell’industria dell’aviazione. Il controllo elettronico della miscela è inoltre una sfida quando si tratti di mantenere l’attenzione dell’utilizzatore allo stesso livello di quello di un sistema manuale. Se il sistema di controllo funziona correttamente, il subacqueo ha una necessità davvero minima di dover monitorare cosa stia respirando attentamente, almeno finché la macchina non abbia un malfunzionamento. Il livello di attenzione richiesto deve rimanere alto, anche dove nessun intervento da parte del subacqueo sia richiesto.


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Configurazione di bailout
Entrambi i sistemi, back gas o stage, hanno i loro vantaggi e svantaggi. La cosa più importante è quella di stabilire uno standard, delle procedure di sicurezza e degli scenari con i quali ciascun membro del team sia familiare, e che ciascun subacqueo porti con se una scorta di gas sufficiente nel caso debba abortire l’immersione. La gestione delle stage di bailout è inoltre ingombrante specialmente in immersioni fonde.

Assetto e trim
Se tu sei un subacqueo tech, abituato a gestire assetto e trim con tranquillità, preparati a fare un grosso salto indietro a prima del tuo corso Fundamental!
Sia l’assetto che il trim cambiano drasticamente tra un CCR e un circuito aperto. Inspirare ed espirare non aiutano ad aggiustare l’assetto, e il subacqueo è costretto ad utilizzare il gav in modo più preciso ed accurato. Sarà necessario impiegare diverso tempo per migliorare il proprio trim e assetto prima che il subacqueo possa affrontare immersioni col reb. Un errore abbastanza frequente specialmente per subacquei con anni di esperienza alle spalle, è di muoversi verso immersioni importanti in reb troppo velocemente, pagando spesso un prezzo molto alto per aver deciso di curare poco gli esercizi di base. I subacquei preparati conoscono la loro unità, ed è principalmente la loro conoscenza degli esercizi base che stabilisce quanto efficientemente possano gestire una determinata situazione.

Addestramento
Alcuni pensano che si debba iniziare ad usare il CCR quanto prima, magari già dall’open water. Esistono infatti agenzie che hanno sviluppato delle unità proprio per questo specifico utilizzo. Tuttavia questo approccio può creare problemi, in quanto subacquei addestrati fin da subito al CCR possono ritrovarsi in difficoltà una volta che debbano utilizzare un circuito aperto, al quale sono costretti a passare nel caso di emergenza. Gli stessi tipi di problemi a cui vanno incontro i subacquei in circuito aperto dovendo passare a gestire trim e assetto con un CCR in una situazione di emergenza – decisamente quella meno ottimale. Sforzi importanti sono stati fatti per insegnare skill base prima di passare ad ogni immersione più profonda in CCR. Sarà probabilmente necessario fare centinaia di immersioni prima di riavere un trim e un assetto paragonabili a quelli che si avevano utilizzano un circuito aperto. Lavoro di squadra e attenzione sono inoltre importanti fattori di sicurezza, e rimangono di vitale importante anche utilizzando un reb. Deve essere poi considerata la possibilità che il team sia formato sia da subacquei in circuito aperto che chiuso. Ogni membro del team deve conoscere l’equipaggiamento a disposizione del team; questo vuol dire che i subacquei in circuito aperto devono essere familiari con l’unità reb o, meglio ancora, essere certificato subacqueo reb. Tuttavia, il CCR alla fine non è altro che una parte dell’equipaggiamento. Con la corretta predisposizione mentale, la sua gestione non è così difficoltosa. Le tecniche di base e una gestione di team dell’immersione devono sempre restare l’obiettivo principale.

Conclusioni
Il CCR è uno strumento incredibile per immersioni importanti. Al momento, alcuni subacquei hanno raggiunto il limite di ciò che può essere fatto in circuito aperto, sia per quel che riguarda profondità e tempi. L’elio inoltre è una risorsa non rinnovabile, come i gas e il petrolio. È illogico immaginare che al giorno d’oggi, in cui affrontiamo una diminuzione delle risorse, l’elio possa restare a prezzi economici e ampiamente disponibile. Il reb offre una soluzione parziale al problema e porta inoltre numeri vantaggi. Tuttavia, porta anche diversi svantaggi che devono essere considerati prima di far diventare l’utilizzo di un reb una pratica comune. I problemi vanno indirizzati verso la macchina, le pratiche di immersione e l’educazione: alcuni di questi punti son stati discussi in questo testo, e alcune soluzioni suggerite. Tuttavia, richiede un grandissimo sforzo da parte di tutto il team identificarle e risolverle prima che un’immersione in CCR sia possibile! La GUE è un’agenzia in una posizione d’eccellenza per risolvere questi problemi, portando un po’ di ordine e standard all’interno dell’immersione in CCR allo stesso modo in cui ha operato per le immersioni tecniche in circuito aperto alcune decine di anni fa.

Ringraziamenti
Vorrei ringraziare Jarrod Jablomski per le importanti discussioni sull’argomento e i manuali e concetti scambiati sulle immersioni in CCR. Il professor Mark Dougherty e la sua conoscenza della materia per la revisione del testo. Mikael Fridholm per i grafici che mettono a confronto il sistema manuale ed elettronico, e Wenche Strand per le immagini di questo articoli.

Traduzione: Fabrizio Tosoni
© DIRezioneLAGO 2011

 

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