EQUIPO DE BUCEO: EL REGULADOR II

1ª Etapa

Esta es la parte del regulador se acopla al grifo de la botella, mediante el sistema de conexión INT o DIN.
Su misión es reducir la presión variable de la botella a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente

La 1ª etapa es una fuente de aire a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente. Para que ello sea así es necesario que el agua penetre en la zona donde está el muelle. De esta forma la presión exterior del agua se suma a la fuerza del muelle . Dicho de otra forma, sea cual sea la profundidad a la que nos encontremos entre el interior y el exterior del latiguillo habrá siempre una diferencia de presión de 10 atm.
Algún fabricante ajusta sus 1as etapas a 12 atm. pero lo normal es que ésta esté entre 9 y 10 atm.

De forma muy esquemática consta de :

Una válvula de alta presión, que abre y cierra el paso entre la cámara de alta (en contacto directo con la presión variable de la botella ) y la cámara de baja, que estará a 10 atm. por encima de la presión ambiente y que llega por el latiguillo hasta la válvula de baja presión situada en la 2ª etapa del regulador.

2º) Una membrana que se deforma o bien un pistón que se desplaza, empujando y abriendo la válvula de alta.

3º) Un muelle que nos permite regular la presión de baja, que de fábrica y después de las revisiones debe estar ajustado de forma que nos de las 10 atm. mencionadas.

Como funciona

Puede ser de dos tipos Membrana o Pistón, en este caso utilizaremos como ejemplo el mecanismo de membrana.

Antes de abrir el grifo :
El muelle y la presión ambiente empujan y deforman la membrana que mantiene la válvula de alta, abierta ( todos los reguladores cuando no están conectados tienen la válvula de alta abierta). En estos momentos la válvula de baja (en la segunda etapa) está cerrada.

Abrimos el grifo :
El aire empieza a circular, la presión empieza a crecer pasando de la cámara de alta a la de baja a través de la válvula de alta. Esta presión comprime la membrana contra el muelle hasta que al llegar a 10 atm. la membrana deja de empujar la válvula de alta, permitiendo a ésta cerrar. En estos momentos ya no pasa más aire por la válvula por lo que la presión de la cámara de baja se mantiene constante.
El valor de 10 atm. depende de lo fuerte o flojo que tengamos ajustado el muelle. Si durante el ajuste comprimimos más este muelle, necesitaremos acumular más presión hasta permitir que cierre la válvula y la presión de la cámara de baja será mayor.

Durante la inmersión :
A medida que consumimos aire, la presión en la cámara de baja deja de estar en equilibrio con la fuerza ejercida por el muelle y la presión ambiente transmitida por la membrana por lo que nuevamente el muelle empuja a la membrana que a su vez abre la válvula de alta, permitiendo el paso del aire de una cámara a otra hasta que se restablezca el equilibrio a 10 atm. Este ciclo se repite cada vez que respiramos o hinchamos el chaleco.

Conexiones de la 1ª etapa

a) De Alta Presión .-Comunica a través de un taladro con la cámara de Alta.Está marcada con las letras “HP” ( High Pressure ).Tipo de rosca : SAE 7/16 “Número mínimo de conexiones : 1 Accesorios a conectar : - Manómetro de Alta o transductor de ordenador de buceo con control del aire.

b) De Baja Presión .-Comunica con la cámara de Baja . Normalmente sin marcas u ocasionalmente con las letras “LP” (Low Pressure).Tipo de rosca SAE 3/8”.Número mínimo de conexiones :3. Accesorios a conectar : Latiguillo de la 2ª etapa principal. Latiguillo de la 2ª etapa auxiliar ( Octopus). Latiguillo del chaleco. Latiguillo del traje seco.

En las salidas de baja presión ( SAE 3/8” ) también se conectan el “manómetro de baja presión”.
Este instrumento es utilizado solamente por los fabricantes y los servicios técnicos durante la operación de ajuste y calibrado de la primera etapa. En esta operación se controla el valor y la oscilación de la presión reducida de baja.

En ciertas primeras etapas, alguna o la totalidad de las conexiones de Baja Presión están situadas en una torreta giratoria, que facilita la orientación de los accesorios conectados o incluso puede reducir la tensión que el latiguillo del regulador principal transmite a la boca del buceador.

Como podemos comprobar, el tipo de rosca utilizado para las conexiones de Alta y Baja presión son diferentes. El motivo es obvio : evitar la conexión accidental de un accesorio de Baja presión a una toma de Alta presión.

Hace ya mucho tiempo que esto es así, pero en los primeros reguladores los dos tipos de conexión tenían el mismo tipo de rosca (SAE 3/8”) . Era el técnico especializado quien realizaba la adecuada conexión. Posteriormente surgieron adaptadores que permitían combinar reguladores antiguos con manómetros de nueva generación. Pero todo esto es historia y el buceador deportivo actual debe utilizar sólo material normalizado y huir de inventos caseros.

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EQUIPO DE BUCEO: EL REGULADOR II

LOS PRIMEROS EQUIPOS DE BUCEO

Estos equipos fueron creados en un principio para ser usado en zonas contaminadas por humos o gases venenosos. Durante años, fueron empleados para efectuar rescates en minas y para trabajar en lugares susceptibles de inundarse. No fue hasta más tarde que se planteó el uso de estos equipos bajo el agua.

Todos los equipos autónomos de circuito cerrado se basaban en el mismo principio: el buzo respira una y otra vez una misma carga de aire que se renueva gracias a un elemento químico que absorbe el exceso de CO2 que genera la respiración.

El prototipo de Stephan Halls

Las primeras referencias que se tienen en relación a estos equipos son las de un botánico inglés llamado Stephan Halls, que ideó este mecanismo para mejorar las condiciones de seguridad de los mineros británicos. El aparato consistía en un saco respiratorio de cuero cuyas paredes estaban forradas de franela empapada con una mezcla de agua de mar y un compuesto químico de sodio, cloro y fosfato de cal. Un tubo curvado comunicaba el saco respiratorio con una válvula.

La sal y el compuesto químico servían para absorber el CO2 del aire exhalado, que era nuevamente respirado. El propio Halls afirmaba que la autonomía de este equipo era de unos 8 o 9 minutos, pero los expertos consideran que dicha previsión es desproporcionada. El dispositivo contenía relativamente poco aire, por lo que pese a la absorción del CO2, el buzo agotaría el oxígeno al cabo de escasos minutos y llegaría un momento que moriría por la falta de ese componente.

Las primeras botellas de aire

El primer equipo realmente eficaz fue el que Henry Fleus inventó en 1876. Se trataba de un aparato de buceo autónomo compacto, simple y de fácil transporte. Era de circuito cerrado, y disponía de una botella de aire cargada a treinta atmósferas y un cartucho que contenía el elemento absorbente del CO2.

Este nuevo mecanismo fue revolucionario, ya que alargó el tiempo de permanencia bajo el agua hasta las 2 horas, aunque a pequeñas profundidades. Poco tiempo después se pensó en incorporar al equipo un casco de cobre, dándole así el aspecto de buzo clásico que todos tenemos presente.

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LOS PRIMEROS EQUIPOS DE BUCEO

EQUIPO DE BUCEO: EL REGULADOR I

A medida que descendemos en el seno del agua, la presión ambiente va aumentando a razón de aproximadamente 1 kg./cm2 por cada 10 mts. de profundidad. La musculatura de la caja torácica es capaz de bombear aire a nuestros pulmones venciendo sólo una mínima diferencia de presión entre nuestra boca y la ejercida por el medio sobre nuestros pulmones. Por tanto cuando nos sumergimos en el agua necesitamos algún aparato o ingenio que nos suministre aire ( o mezcla respiratoria), exactamente a la misma presión a la que se encuentra nuestro entorno ( presión que irá variando al variar de cota ).
Por otro lado este aire debe suministrarse en la cantidad ( caudal ) necesaria en cada situación de demanda ( ritmo respiratorio variable y volumen ventilado por los pulmones en cada ciclo respiratorio) que depende de las características fisiológicas del individuo y la situación en que se encuentre ( fatiga, estrés, temperatura, etc.). Este caudal debe suministrarse, lógicamente, con el mínimo esfuerzo. Nuestro depósito de aire (botella) va variando su presión a medida que consumimos su contenido. El aparato respirador no debe acusar esa variación y mantener sus prestaciones durante toda la inmersión.
El aparato en cuestión se llama regulador a demanda, ya que el suministro de aire no es continuo sino que se produce cuando es solicitado por nuestra respiración.

Es importante aclarar conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio.

Cada vez que respiramos a un ritmo respiratorio determinado, nuestros pulmones ventilan el mismo volumen de aire, tanto si estamos en superficie como si estamos a 30 mts. de profundidad. Sin embargo en superficie ese volumen de aire se encuentra a 1 atm. de presión y a 30 mts. ese volumen de aire está a 4 atm. ( 1 atm. superficie + 3 atm. columna de 30 mts. de agua ) . Es decir estamos moviendo el mismo volumen pero cuatro veces más denso. A nuestro regulador le estamos solicitando cuatro veces más caudal . Por tanto el consumo será también cuatro veces mayor).
Otra cosa diferente es el esfuerzo (depresión ) que mis pulmones deben ejercer para mantener abiertas las válvulas del regulador y conseguir esa cantidad de aire.
Este esfuerzo ha de ser lo más pequeño posible y se mide en milibares (mbar ) o lo que es equivalente cm. de columna de agua (cm.c.H2O). Será negativo durante la inhalación y positivo durante la exhalación.
El aire lo respiramos más denso a medida que descendemos. Por tanto cabría esperar que el esfuerzo necesario para respirar aumentase con la profundidad y así es. De hecho el esfuerzo necesario para exhalar el aire a través del regulador aumenta progresivamente con la profundidad. Sin embargo existen descubrimientos de ingeniería como el efecto Venturi que hacen que , durante la inhalación, el regulador se pueda poner incluso más “ suave” , si está bien diseñado. Mantener el efecto Venturi controlado, sin que nos de sobrepresión, a cualquier profundidad ya es otro cantar. Pero no corramos y vayamos paso a paso.
Para la cantidad de aire o caudal que solicitamos a un regulador la unidad de medición son los litros / minuto.

Para poder afirmar que un regulador tiene un esfuerzo de inhalación bajo y un comportamiento agradable hay que someter ese regulador a la profundidad de 50 ó 60 mts. (según norma EN250 o US NAVY standards ,respectivamente) y solicitarle un caudal muy superior al de uso normal.
Como es obvio para que esto sea objetivo, se deben realizar dichas pruebas con unos simuladores de respiración contenidos en cámaras hiperbáricas, que reproducen las condiciones extremas de funcionamiento, obteniendo mediciones de esfuerzos y gráficas especiales. Las condiciones de prueba y la interpretación de los resultados fueron establecidos primero por la US NAVY y recogidas por la norma Europea EN250.

Funcionamiento del regulador

En buceo deportivo se utilizan botellas cargadas a 200 atm. ( en equipos terrestres como los de los bomberos, se utilizan botellas a 300 atm.). El regulador nos va a reducir esa presión variable durante la inmersión a la presión ambiente. Sería prácticamente imposible conseguir unas prestaciones constantes y con la sensibilidad requerida en una sola reducción de presión. Por ello esta reducción de presión se hace en dos etapas. Incluso los antiguos reguladores bitráquea eran de dos etapas (salvo algún modelo muy arcaico). En ellos las dos etapas estaban construidas en un mismo cuerpo metálico comunicadas por un taladro. En los actuales reguladores las dos etapas están separadas y unidas por un latiguillo flexible.

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EQUIPO DE BUCEO: EL REGULADOR I