Interspiro DCSC

El Interspiro DCSC es un rebreather de nitrox de circuito semicerrado fabricado por Interspiro de Suecia para aplicaciones militares. Interspiro, que anteriormente era una división de AGA, fabrica equipos de respiración autónomos para buceo, extinción de incendios y rescate desde la década de 1950.

El primer respirador Interspiro fue el ACSC, un respirador de circuito cerrado y semicerrado alterno, desarrollado y comercializado en la década de 1980. En la década de 1990, este diseño se perfeccionó para convertirse en el DCSC, también destinado a la contramedida contra minas.

El suministro de gas se realiza mediante una bombona de aluminio de 5 litros y 200 bares, montada horizontalmente en la parte inferior de la unidad, con la válvula a la izquierda del buceador. La válvula de reserva y la válvula de derivación también se encuentran a la izquierda. ^{[ 1 ]}

La carcasa que contiene los componentes está sujeta al bastidor tubular del arnés y se puede liberar tirando de una perilla en la parte inferior derecha. ^{[ 1 ]}

El depurador tiene un diseño cilíndrico de flujo radial, con flujo hacia el interior. Contiene una  carga de 2,5 kg de absorbente. ^{[ 1 ]}

El pulmón de compensación es un fuelle en forma de cuña, articulado en el borde inferior, y el ángulo entre las tapas superior e inferior es proporcional al volumen interno. El cambio en el ángulo de la placa superior, a medida que el buceador respira, controla el mecanismo de adición de gas. ^{[ 1 ]}

La placa superior del fuelle está lastrada, de modo que la fuerza de sustentación del aire en su interior se equilibra con los pesos: cuando el buceador está en posición horizontal, boca abajo, los pesos crean una ligera presión positiva con respecto a la presión ambiente. Esto compensa la diferencia de profundidad entre el pulmón de compensación y los pulmones del buceador, reduciendo el esfuerzo necesario para respirar. Cuando el buceador está en posición vertical, el efecto de los pesos se anula, ya que el peso es soportado por la bisagra, y cuando el buceador está en posición horizontal, boca arriba, el peso provoca una ligera presión negativa en el fuelle, lo que compensa el aumento de la presión hidrostática en el pulmón de compensación en comparación con los pulmones. ^{[ 1 ]}

The dump valve for the loop and also functions as a drain for water. The counterlung is in the exhalation side of the loop. Water from condensate and leakage is trapped in the bellows before it can reach the scrubber, and can be discharged through the exhaust valve for the loop, which is mounted on the lower plate of the bellows.^[1]

Volume of the bellows is about 4.5 litres, and total loop volume is about 7 litres.^[1]

Gas circulation: Exhalation hose to the right, inhalation from the left.^[1]

Approved operating depth range is from 0 to 57m. Nitrox 28% is used for depths below about 30m. and 46% for shallower depths.^[1]

Dimensions

Mass approximately 33kg^[1]

The DCSC is an active addition semi-closed circuit rebreather, but has more in common with the passive addition systems, in that the amount of feed gas supplied is a function of the breathing rate of the diver. Unlike most passive addition rebreathers, the gas feed mass flow rate is independent of depth, and unlike most active addition systems, it is not constant mass flow.

The gas calculation differs from other semi-closed circuit rebreathers. A diver with a constant workload during aerobic working conditions will use an approximately constant amount of oxygen ${\displaystyle V_{O_{2}}}$ as a fraction of the respiratory minute volume ${\displaystyle V_{RM}}$. This ratio of minute ventilation and oxygen uptake is the extraction ratio ${\displaystyle K_{E}}$y suele estar entre 17 y 25, con un valor normal de aproximadamente 20 para personas sanas. Se han medido valores tan bajos como 10 y tan altos como 30. ^{[ 2 ]} Las variaciones pueden deberse a la dieta del buceador y al espacio muerto del buceador y el equipo, a niveles elevados de dióxido de carbono o a un mayor esfuerzo respiratorio y tolerancia al dióxido de carbono.

${\displaystyle K_{E}={\frac {V_{RM}}{V_{O_{2}}}}}$(aproximadamente 20)

Por lo tanto, el volumen respiratorio por minuto puede expresarse como una función de la relación de extracción y el consumo de oxígeno:

${\ Displaystyle V_ {RM} = K_ {E} * V_ {O_ {2}}}$

El volumen de gas en el circuito respiratorio puede describirse como aproximadamente constante, y la adición de gas fresco debe equilibrar la suma del volumen liberado, el oxígeno metabólicamente extraído y el cambio de volumen debido a la variación de profundidad. (El dióxido de carbono metabólico añadido a la mezcla es eliminado por el depurador y, por lo tanto, no afecta a la ecuación).

La presión parcial de oxígeno en el DCSC se controla mediante el caudal de gas de alimentación a través del regulador de dosificación y el consumo de oxígeno del buceador. En este caso, la tasa de descarga es igual al caudal de alimentación menos el consumo de oxígeno.

El cambio en la fracción de oxígeno${\displaystyle dF_{O_{2}loop}}$en el circuito respiratorio se puede describir mediante la siguiente ecuación: ^{[ 3 ]}

${\displaystyle V_{loop}*dF_{O_{2}loop}=(Q_{feed}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}-(Q_{feed}-V_{O_{2}})*F_{O_{2}loop})dt}$

Dónde:

${\displaystyle V_{loop}}$= volumen del circuito respiratorio

${\displaystyle Q_{feed}}$= caudal del gas fresco suministrado por el orificio

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= fracción de oxígeno del gas de suministro

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= tasa de consumo de oxígeno del buceador

Esto conduce a la ecuación diferencial:

${\displaystyle {\frac {dF_{O_{2}loop}}{dt}}={\frac {(Q_{feed}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}(t)-(Q_{feed}-V_{O_{2}})*F_{O_{2}loop}(t))}{V_{loop}}}}$

Con solución:

${\displaystyle F_{O_{2}loop}(t)={\frac {Q_{feed}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{feed}-V_{O_{2}}}}+(F_{O_{2}loop}^{start}-{\frac {Q_{feed}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{feed}-V_{O_{2}}}})*e^{-{\frac {Q_{feed}-V_{O_{2}}}{V_{loop}}}t}}$

Que comprende un estado estacionario y un término transitorio.

El término de estado estacionario es suficiente para la mayoría de los cálculos:

La fracción de oxígeno en estado estacionario en el circuito respiratorio,${\displaystyle F_{O_{2}loop}}$, se puede calcular a partir de la fórmula: ^{[ 3 ]}

${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(Q_{feed}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}})}{(Q_{feed}-V_{O_{2}})}}}$

Dónde:

${\displaystyle Q_{feed}}$= Caudal de gas fresco suministrado por el orificio

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= Caudal de captación de oxígeno del buceador

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= Fracción de oxígeno del gas de suministro

en un sistema de unidades coherente.

Dado que el consumo de oxígeno es una variable independiente, un caudal fijo proporcionará un rango de fracciones de oxígeno posibles para cualquier profundidad dada. Por motivos de seguridad, este rango puede determinarse calculando la fracción de oxígeno para un consumo máximo y mínimo, así como el caudal previsto.

El caudal de gas de alimentación depende del volumen minuto respiratorio a presión superficial y de la relación de dosificación en función del volumen de la cámara de dosificación. Los valores para la relación de dosificación son del 60 % para la cámara grande y del 30 % para la cámara pequeña.

${\displaystyle Q_{alimentación}=K_{dosificación}*V_{RM}}$

Sustituyendo la primera ecuación en esta se obtiene:

${\displaystyle Q_{alimentación}=K_{dosificación}*K_{E}*V_{O_{2}}}$

Esto puede sustituirse en el término de estado estacionario para obtener:

${\displaystyle F_{O_{2}bucle}={\frac {(K_{dosis}*K_{E}*V_{O_{2}}*F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}})}{(K_{dosis}*K_{E}*V_{O_{2}}-V_{O_{2}})}}}$

Lo cual se simplifica a:

${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(K_{dosage}*K_{E}*F_{O_{2}feed}-1)}{(K_{dosage}*K_{E}*-1)}}}$

Esto demuestra que no existe dependencia de la profundidad ni de la captación de oxígeno, y dado que la relación de dosificación es constante una vez seleccionado el gas, es evidente que las variaciones restantes se deben a variaciones en la relación de extracción. Esto significa que el DCSC tiene teóricamente la fracción de oxígeno más estable de los rebreathers semicerrados y es una aproximación razonable del circuito abierto para fines de descompresión. ^{[ 1 ]} La unidad ha sido utilizada por las fuerzas armadas suecas durante más de 15 años con un buen historial de seguridad. Sin embargo, se ha indicado un gran estrés de descompresión al utilizar tablas de aire para la descompresión en inmersiones con un gas de suministro de nitrox al 28%, debido a la presencia de puntuaciones altas de embolias gaseosas venosas (EGV) después de la inmersión. La fracción de oxígeno en el circuito no se monitorizó durante estas pruebas. ^{[ 4 ]}

La válvula de reserva se activa a unos 25 bar. Un cilindro de 5 litros a 200 bar proporcionará aproximadamente (200-25)*5 litros = 875 de gas libre a 1 bar disponible para la inmersión. Un RMV de 30 L/min para un buceador que trabaja moderadamente duro, ^{[ 5 ]} usando el nitrox al 28% con una relación de dosificación de 0,6 consumirá el gas en 875/(30*0,6) = 48 min. El nitrox al 46% con una relación de dosificación de 0,3 durará 875/(30*0,3) = 97 min. Un RMV de 15 L/min para trabajo ligero ^{[ 5 ]} duplicará estos tiempos.

La capacidad del depurador es de 2,5  kg de cal sodada. Si se utiliza un valor conservador de 100 litros de CO₂ _por kg, la capacidad del depurador será de 2,5 * 100 = 250 litros de CO₂ _. Con una tasa de extracción de 1/20 y una tasa de dosificación de 0,3, el buceador puede producir unos 875 / 0,3 * 1/20 = 146 litros de dióxido de carbono, lo que demuestra que la resistencia no está limitada por el depurador. ^{[ 1 ]}

• Rebreather : aparato portátil para reciclar el gas respiratorio.