Sciaga – NITROX
EAN (=Enriched Air Nitrox) – mieszanka oddechowa o zawartości tlenu większej niż 21%.
EAN32, EAN36 – najpularniejsze mieszanki standardowe, do nich są przygotowane popularne „gotowce” tabel dekompresyjnych.
EAN32/NOAAI = EAN32 = Nitrox I (Nitrox 32% tlenu)
EAN36/NOAAII= EAN36 = Nitrox II (Nitrox 36% tlenu)
(NOAA – National Oceanic & Atmospheric Administration – organizacja rządowa USA, określająca standardy w dziedzine m.in. nurkowania)
Cele stosowania Nitoxu – gazu o obniżonej zawartości azotu N2 i odpowiednio podwyższonej zawartości tlenu O2:
· Obniżenie wysycania tkanek N2
· Zmniejszenie narkozy azotowej
· Poprawienie wrażeń (postrzegania) pod wodą
· Zmniejszenie ryzyka DCS
Ciśnienie cząstkowe (parcjalne) gazu w mieszaninie jest to ciśnienie, jakie gaz ten by wywierał, gdyby obejmował całą objętość mieszaniny (tzn. gdyby usunąć z tej mieszamniny wszelkie inne jej składniki). Ciśnienie parcjalne tego gazu jest wprost proporcjonalne do jego procentowgo udziału (frakcji) w mieszaninie i ciśnienia otoczenia. Patrz też http://www.encyklopedia.pl/wiem/00913b.html, prawo Daltona.
Przykład dla tlenu O2:
____PO2____
FO2ï P lub tradycyjnie: PO2 = FO2* P
gdzie
PO2– ciśnienie parcjalne tlenu [ata]
FO2– frakcja (udział) tlenu w mieszaninie
P – ciśnienie otoczenia [ata]
Maksimalne PO2, dopuszczalne przepisami ITDA:
1.6 ata – gdy nie ma pracy, zimna
1.5 ata – jeden z powyższych warunków nie jest spełniony
1.4 ata – w warunkach pracy, zimna
Powyżej tych ciśnień zagraża zatrucie tlenem.
MOD = Maximum Operating Depth [ata] – dopuszczalne ciśnienie /związane z dopuszczalną głębokością nurkowania/.
Przykład: wg prawa Daltona, MOD dla MIX=0,32 przy nurkowaniu z użyciem EAN32 dla PO2=1,6 ata wynosi:
MOD = (PO2=1,6 ata) / (MIX=0,32) = 5 ata (40 m) (2)
tzn. na Nitoxie I (EAN32) nurkować można do 40 m bez wykonywania pracy i zmarznięcia.
BEST MIX – najlepsza mieszanina na założonej głębokości – pozwala przebywać najdłużej na tej głębokości.
Przykład: BEST MIX dla dla PO2=1,6 ata, P=4 ata (30 m) wynosi:
BEST MIX = (PO2=1,6 ata) / (OD=4ata) = 0,4 (EAN40) (3)
Tzn. Nitrox 40% O2 pozwala najdłużej oddychać na 30 m (przy max. dop. ciśnieniu tlenu).
Przeliczanie tabel dekompresyjnych:
EAD (=Equivalent Air Depth) – azotowy równoważnik powietrzny [m] – głębokość nurkowania na powietrzu dająca identyczne ciśnienie parcjalne azotu, jak dla danej głębokości nurkowania nitroxowego D. Zawsze jest EAD < D.
EAD = [(D+10)*FN2/( FN2=0,79]-10 [m] (4)
D – głębokość danego nurkowania nitroxowego
FO2 – frakcja azotu w Nitroxie
FN2=0,79 – frakcja azotu w powietrzu
Przykład: dla EAN32 (FN2=0,68) i nurkowania z tym gazem na głębokość D= 40 m jest:
EAD = [(40+10)*0,68/0,79]-10 = 33 m < 40 m
Tzn. nurkowanie na 40 m z EAN32 planować możemy wg powietrznych tabel dekompresyjnych dla głębokości 33 m – widać tu dowodnie zwiększenie bezpiecznego czasu nurkowania na Nitroxie w stosunku do powietrza.
NOAA O2 Partial Pressure & Exposure Time Limits
Niezależnie od zatrucia tlenowego, możliwego przy ciśnieniu parcjalnym tlenu przekraczającym 1,4-1,6 ata (objawy Paula Berta – drgawki, utrata przytomności etc.) tlen, działając na organizm przez dłuższy czas ma ujemne działanie innego rodzaju, wiążące się z jego właściwościami utleniającymi. Możliwość zagrożenia tego rodzaju określa CNS – wskaźnik nasycenia tlenem.
W przeciągu pojedynczego nurkowania oraz niezależnie w czasie 24h wskaźnik nasycenia tlenem (CNS) nie powinien przekroczyć wartości 1. Zalecana wartość – do 0,8. Odnośnie planowania nurkowań wspomnieć tu można, że czas przerwy między nurkowaniami nitroxowymi powinien być nie mniejszy niż 2h.
Przykład 1: oddychanie przez 40 min. EAN32 na głębokości 40m, PO2 = FO2* P = 0,32*5=1,6 ata. Pozycja A1 tabeli pokazuje, że limit czasowy dla PO2=1,6 ata wynosi 45’.
CNS = 40/45 = 0,89 < 1
tzn. CNS jest dopuszczalny – mniejszy niż 1, lecz wyższy niż zalecany (0,8).
Przykład 2: Nurkowanie dekompresyjne na Nitroxie narzędziowym (np. EAN32) przy ciśnieniu PO2=1,6 ata na max. głębokości przez 30’, dekompresja z Nitroxem dekompresyjnym (np. EAN80)- dwa przystanki 10’ oraz 20’ z ciśnieniami parcjalnymi tlenu odpowiednio 1,5 oraz 1,3 ata. Ilustruje to profil nurkowania:
CNS = 30/45 + 10/120 + 20/180 = 0,86 < 1
Bezpieczeństwo
Trójkąt bezpieczeństwa – zagrożenie powstaje przy jednoczesnym działaniu 3-ch czynników:
Dla Nitroxu powyżej 40% O2 niezbędne są uszczelnienia tlenowe – swykłe o-ringi nie nadają się. Materiał do uszczelnień tlenowych to fluorocarbon, znany jest pod handlową nazwą Viton (opis w Webie www.goodfellow.com/static/E/FV31.HTML). Normalny o-ring tonie w wodzie, z Vitonu pływa – nie wynika to jednakże z gęstości Vitonu (2 g/cm3) lecz z przylegania Viton/woda. Konieczne są też specjalne smary.
Nitrox powyżej 40% O2 nie może zawierać par węglowodorów (przy normalnym ładowaniu butli często są w mieszaninie oddechowej), bo są one palne. Palne są też silikon i stosowane powszechnie w urządzeniach powietrznych smary.
Wg niektórych analiz przy swobodnym wypływie przez zawór butli temperatura może osiągać lokalnie kilkaset stopni Celcjusza, jako efekt tarcia gazu.
Napełnianie butli
Butla czysta tlenowo: wymyta w acetonie i przesmarowana niepalnym smarem. Butla traci czystość tlenową nawet po jednorazowym napełnieniu powietrzem.
Metoda ciśnieniowa
1. Najpierw ładowany jest tlen przetaczaniem z butli tlenowej.
2. Następnie dotłaczane jest powietrze.
Wady metody ciśnieniowej:
– butla musi być czysta tlenowo dla każdego składu mieszaniny wynikowej,
– powietrze musi być czyste, bez węglowodorów (filtr molekularny),
– nie można zwykle bez dodatkowych urządzeń (boostera – doładowywarki tlenowej) uzyskać Nitroxów o wysokiej zawartości tlenu, np. EAN80.
Metoda membrany nitroxowej
Powietrze wtłaczane jest do zbiornika z membraną molekularną, przez którą dyfunduje na zewnątrz azot, mający mniejsze cząsteczki niż tlen. Wzbogacona tlenowo mieszanka (np. EAN32) musi być następnie sprężona i przetłoczona do butli.
Metoda mieszania wstępnego (ciągłego)
 |
W mikserze następuje ciągłe mieszanie powietrza z wtryskiwanym z butli tlenem. Kontrola wydatku tlenu realizowana jest rotametrem. W mikserze jest czujnik tlenowy (PO2), pozwalający kontrolować skład produkowanego Nitroxu. Metoda jest najpopularniejsza i łatwa w zastosowaniach praktycznych. Sprężarka nie wymaga czystości tlenowej do EAN40 włącznie.
Opcje użycia Nitroxu
– Opcja bezpieczeństwa: nurkowanie z Nitoxem wg schematu powietrznego wynurzania zwiększa zapas bezpieczeństwa.
Schemat powietrzny dla nurkowania nitroxowego wygląda następująco: dla przyjętej głębokości nurkowania nitroxowego D oraz danego typu Nitroxu (EANx) określamy głębokość EAD (azotowy równoważnik powietrzny). Równoważnik EAD określony jest przy założeniu takiego samego wysycenia tkanek azotem w obu przypadkach – przy nurkowaniu nitroxowym na głębokość D oraz powietrznym na głębokość EAD.
Dla wyznaczonej głębokości EAD oraz założonego czasu pobytu na dnie BT (= Bottom Time) określamy wg tabel powietrznych US Navy lub Bűhlmanna/Hahna przystanki i czasy dekompresyjne. Wzrost bezpieczeństwa polega na tym, że w tabelach powietrznych parametry dekompresji (odsycania tkanek) określane są przy założeniu oddychania na przystankach powietrzem. Faktycznie oddychamy jednak na tych przystankach nie powietrzem, lecz EANx (x > 21), co powoduje szybsze odsycanie azotu z tkanek.
Zapas bezpieczeństwa jest tym wyższy, im wyższy jest x – procentowy udział tlenu w mieszance oddechowej. Dlatego najkorzystniej oddychać w czasie dekompresji specjalnie dobranym Deco Gas’em, tj. Nitroxem o dużej zawartości tlenu, np. EAN80.
– Opcja narzędziowa: istotnie wydłuża się, w porównaniu z nurkowaniem powietrznym na tę samą głębokość o identycznym łącznym czasie dekompresji, czas BT (=Bottom Time) dla Nitroxu, używanego jako BTGas (=Bottom Gas) – gaz narzędziowy do oddychania na dnie. Zysk czasowy pobytu na dnie wynika z niższego ciśnienia PN2 i tym samym wolniejszej saturacji.
Teoria dekompresji
Henry’ego prawo: rozpuszczalność gazu w cieczy [także wtkance] (i nie wchodzącego w reakcje z cieczą) jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego pi tego gazu. Zobacz teżwww.encyklopedia.pl/wiem/003686.html. Przykładowo, im mniej azotu w Nitroxie, tym mniej się rozpuści w każdej z tkanek tego gazu. Uwaga: prawo nie obowiązuje dla tlenu – tlen jest absorbowany w znacznym stopniu przez krew [hemoglobinę]!
Nernsta prawo: w warunkach równowagi wzajemne proporcje wysycenia danym gazem różnych tkanek w organizmie nurka pozostają stałe i zależą jedynie od własności tych tkanek. www.encyklopedia.pl/wiem/0039e6.html. Znaczy to, że wysycenie różnych tkanek jest różne. Uwaga: odrębną sprawą jest szybkość wysycania tkanek – są tkanki „szybkie” i „wolne” w procesie wysycania i odsycania.
Przy zanurzaniu się azot dyfunduje z płuc do krwi a następnie do innych tkanek. Przy wynurzaniu sytuacja jest odwrotna. Na szybkość procesu dyfuzji ma także perfuzja (przepływ krwi). Im większa perfuzja, tym większa dyfuzja.
Teoria wazorestrykcji – naczynia krwionośne obkurczają się wskutek zwiększonego PO2. Obniża się perfuzja, dalszym efektem jest obniżenie desaturacji. Nadmiar tlenu może utrudnić odsycanie ?
Supersaturacja
Gdy
P < PTN2
ciśnienie otoczenia jest mniejsze od ciśnienia parcjalnego azotu w tkance – mamy do czynienia supersaturacją. Może to mieć miejsce jedynie przy wynurzaniu.
Gdy
P <PTN2/1.58 => PTN2/P > 1.58
Mamy do czynienia z supersaturacją krytyczną – wówczas buduje się bąbelek azotu w tkance. Może to mieć miejsce jedynie przy zbyt szybkim wynurzaniu.
Przykład:
D=40 m, EAN32 =>EAD=33 m (AIR)
P PTN2
5 x nurkowanie na EAN32 stosunek PTN2/P = mniejszy
4,33 x nurkowanie na powietrzu stosunek PTN2/P = większy !
(x – zależy od czasu pobytu na dnie).
Pęcherzyki nieme – wzbudzane przez zastawki, mają pochodzenie kawitacyjne. W normalnych warunkach zanikają. Jeśli występuje supersaturacja krytyczna, pęcherzyki wzrastają i dochodzić może do „chookes” – choroby dekompresyjnej od pęcherzyków zawartych w krwi.
Zalety Nitroxu
· Mniejsze nasycenie N2
· Mniejsza narkoza azotowa
· Dłuższy czas pobytu na dnie
· Mniejsze ryzyko choroby dekompresyjnej przy wynurzaniu
Zatrucie tlenem
· Efekt Paula Berta
· Toksyczność tlenowa
· Dwutlenek węgla zwiększa podatność na zatrucie tlenowe [rozszerza naczynia krwionośne, nawet przy dużej zawartości tlenu we krwi]
Planowanie nurkowania
Średnie zużycie powietrza przez nurka –najlepiej określić indywidualnie oddychając na 10m 10 minut. Przyjmuje się zwykle 20 l/mon.
Zapas czynników oddechowych:
BTGAS = BTGAS + 50% zapas
DECO GAS = DECO GAS + 100% zapas (przyczyna – 2-gi nurek w parze na dekompresji)
Przykład: D=50m, BT=20’
V = 20 l/min/ata * 6 ata = 120 [l/min]
BEST MIX = 1.6/6 = 0,26 (EAN26)
EAD = (50 + 10)*(1-0,26)/0,79 – 10 = 46 [m]
BTGAS = 20min * 120 l/min * 1,5 = 3600 l BTGAS
Deco:
12m 1’ 44 l (=2,2 ata * 20 l/min/ata * 1 min)
9m 3’ 114 l (=1,9 ata * 20 l/min/ata * 3 min)
6m 5’ 160 l (=1,6 ata * 20 l/min/ata * 5 min)
3m 12’ 312 l (=1,3 ata * 20 l/min/ata * 12 min)
—————————————————————–
630 l * 2 = 1260 l DECOGAS
Użycie bardziej wzbogaconego w tlen niż EAN26 gazu na dekompresję podniesie margines bezpieczeństwa. Należy jednakże dla zasady sprawdzić łączne CNS dla konkretnych BTGAS oraz DECOGAS.