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Nitrox

Nitrox se refiere a cualquier mezcla de gases compuesta (excepto gases traza) de nitrógeno y oxígeno . [ 1 ] Generalmente se utiliza para mezclas que contienen menos del 78 % de...

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Nitrox se refiere a cualquier mezcla de gases compuesta (excepto gases traza) de nitrógeno y oxígeno . [ 1 ] Generalmente se utiliza para mezclas que contienen menos del 78 % de nitrógeno en volumen. [ 2 ] [ 3 ] En la aplicación habitual, el buceo , el nitrox normalmente se distingue del aire y se maneja de manera diferente. [ 1 ] El uso más común de mezclas de nitrox que contienen oxígeno en proporciones más altas que el aire atmosférico es en el buceo autónomo , donde la presión parcial reducida de nitrógeno es ventajosa para reducir la absorción de nitrógeno en los tejidos del cuerpo , extendiendo así el tiempo de inmersión practicable al reducir el requerimiento de descompresión o reducir el riesgo de enfermedad por descompresión (también conocida como enfermedad por descompresión ). Las dos mezclas de nitrox más comunes para buceo recreativo son 32 % y 36 % de oxígeno, que tienen profundidades operativas máximas de aproximadamente 110 pies (34 metros) y 95 pies (29 metros) respectivamente. [ 4 ]

El nitrox se utiliza en menor medida en el buceo con suministro de aire desde la superficie , ya que estas ventajas se ven reducidas por los requisitos logísticos más complejos del nitrox en comparación con el uso de compresores simples de baja presión para el suministro de gas respiratorio. El nitrox también puede utilizarse en el tratamiento hiperbárico de la enfermedad por descompresión , generalmente a presiones donde el oxígeno puro sería peligroso. [ 5 ] El nitrox no es un gas más seguro que el aire comprimido en todos los aspectos; si bien su uso puede reducir el riesgo de enfermedad por descompresión, aumenta los riesgos de toxicidad por oxígeno e incendio. [ 6 ]

Aunque no se la suele denominar nitrox, una mezcla de aire enriquecido con oxígeno se administra de forma rutinaria a la presión ambiental normal de la superficie como terapia de oxígeno a pacientes con problemas respiratorios y circulatorios.

Efectos fisiológicos bajo presión

Beneficios de la descompresión

Reducir la proporción de nitrógeno aumentando la de oxígeno reduce el riesgo de enfermedad por descompresión para el mismo perfil de inmersión, o permite tiempos de inmersión prolongados sin aumentar la necesidad de paradas de descompresión para el mismo riesgo. [ 6 ] El aspecto significativo del tiempo prolongado sin paradas cuando se utilizan mezclas de nitrox es la reducción del riesgo en una situación donde el suministro de gas respiratorio está comprometido, ya que el buceador puede realizar un ascenso directo a la superficie con un riesgo aceptablemente bajo de enfermedad por descompresión. Los valores exactos de los tiempos prolongados sin paradas varían según el modelo de descompresión utilizado para derivar las tablas, pero como aproximación, se basa en la presión parcial de nitrógeno a la profundidad de inmersión. Este principio se puede utilizar para calcular una profundidad de aire equivalente (EAD) con la misma presión parcial de nitrógeno que la mezcla a utilizar, y esta profundidad es menor que la profundidad de inmersión real para mezclas enriquecidas con oxígeno. La profundidad de aire equivalente se utiliza con las tablas de descompresión de aire para calcular la obligación de descompresión y los tiempos sin paradas. [ 6 ] El modelo de descompresión de Goldman predice una reducción significativa del riesgo mediante el uso de nitrox (más de lo que sugieren las tablas PADI). [ 7 ]

Narcosis por nitrógeno

Las pruebas controladas no han demostrado que respirar nitrox reduzca los efectos de la narcosis por nitrógeno, ya que el oxígeno parece tener propiedades narcóticas similares a las del nitrógeno bajo presión; por lo tanto, no se debe esperar una reducción en los efectos narcóticos debido únicamente al uso de nitrox. [ 8 ] [ 9 ] [ nota 1 ] Sin embargo, hay personas en la comunidad de buceo que insisten en que sienten efectos narcóticos reducidos a profundidades respirando nitrox. Esto puede deberse a una disociación de los efectos subjetivos y conductuales de la narcosis. [ 10 ] Aunque el oxígeno parece químicamente más narcótico en la superficie, los efectos narcóticos relativos a profundidad nunca se han estudiado en detalle, pero se sabe que diferentes gases producen diferentes efectos narcóticos a medida que aumenta la profundidad. El helio no tiene efecto narcótico, pero produce HPNS cuando se respira a altas presiones, lo que no sucede con gases que tienen mayor potencia narcótica. Sin embargo, debido a los riesgos asociados con la toxicidad del oxígeno , los buceadores no suelen usar nitrox a grandes profundidades, donde es más probable que se presenten síntomas de narcosis más pronunciados. Para el buceo profundo, se suelen usar gases trimix o heliox ; estos gases contienen helio para reducir la cantidad de gases narcóticos en la mezcla.

toxicidad del oxígeno

El buceo con nitrox y su manipulación conllevan una serie de peligros potencialmente mortales debido a la alta presión parcial de oxígeno (ppO₂ ) . [ 11 ] [ 1 ] El nitrox no es una mezcla de gases para buceo profundo debido a la mayor proporción de oxígeno, que se vuelve tóxico cuando se respira a alta presión. Por ejemplo, la profundidad operativa máxima del nitrox con 36 % de oxígeno, una mezcla popular para el buceo recreativo , es de 29 metros (95 pies) para garantizar una ppO₂ máxima de no más de 1,4 bar (140 kPa) . El valor exacto de la ppO₂ máxima permitida y la profundidad operativa máxima varía según factores como la agencia de formación, el tipo de buceo, el equipo de respiración y el nivel de soporte de superficie, y a veces se permite a los buceadores profesionales respirar una ppO₂ más alta que la recomendada para los buceadores recreativos .   

Para bucear de forma segura con nitrox, el buceador debe aprender un buen control de la flotabilidad , una parte vital del buceo en sí misma, y ​​un enfoque disciplinado para preparar, planificar y ejecutar una inmersión para asegurar que se conozca la ppO₂ y que no se exceda la profundidad operativa máxima. Muchos centros de buceo, operadores de buceo y mezcladores de gases (personas capacitadas para mezclar gases ) exigen que el buceador presente una tarjeta de certificación de nitrox antes de vender nitrox a los buceadores. [ 12 ] Además, se recomienda encarecidamente que los buceadores confirmen el porcentaje de oxígeno en su tanque antes de cada inmersión, independientemente de la cantidad especificada en el mismo. [ 13 ] Esto se hace expulsando una pequeña cantidad de aire del tanque del buceador en un analizador de oxígeno . Esto es para limitar aún más la posibilidad de toxicidad por oxígeno debido a errores en pruebas anteriores. [ 14 ]

Algunas agencias de formación, como PADI y Technical Diving International , enseñan el uso de dos límites de profundidad para protegerse contra la toxicidad del oxígeno. La profundidad menor se llama "profundidad operativa máxima" y se alcanza cuando la presión parcial de oxígeno en el gas respiratorio llega a 1,4 bar (140 kPa) . La profundidad mayor, llamada "profundidad de contingencia", se alcanza cuando la presión parcial llega a 1,6 bar (160 kPa) . [ 12 ] Bucear a este nivel o más allá expone al buceador a un mayor riesgo de toxicidad del oxígeno en el sistema nervioso central (SNC). Esto puede ser extremadamente peligroso ya que su aparición suele ser sin previo aviso y puede provocar ahogamiento, puesto que el regulador puede ser expulsado durante las convulsiones, que se producen junto con la pérdida repentina del conocimiento (convulsión general inducida por la toxicidad del oxígeno).    

Los buceadores entrenados para usar nitrox pueden memorizar el acrónimo VENTID-C o a veces ConVENTID, (que significa Visión (borrosidad), Oídos (zumbido), Náuseas , Espasmos , Irritabilidad , Mareo y Convulsiones ). Sin embargo, la evidencia de convulsiones de oxígeno no fatales indica que la mayoría de las convulsiones no están precedidas por ningún síntoma de advertencia. [ 15 ] Además, muchos de los signos de advertencia sugeridos también son síntomas de narcosis de nitrógeno, y por lo tanto pueden llevar a un diagnóstico erróneo por parte de un buceador. Una solución para ambos es ascender a una profundidad menor.

retención de dióxido de carbono

El uso de nitrox puede provocar una respuesta ventilatoria reducida, y al respirar gas denso en los límites más profundos del rango utilizable, esto puede resultar en retención de dióxido de carbono cuando los niveles de ejercicio son altos, con un mayor riesgo de pérdida de conciencia. [ 6 ]

Otros efectos

Hay evidencia anecdótica de que el uso de nitrox reduce la fatiga posterior a la inmersión, [ 16 ] particularmente en buceadores mayores y/o obesos; sin embargo, un estudio doble ciego para probar esto no encontró una reducción estadísticamente significativa en la fatiga reportada. [ 17 ] [ 18 ] Sin embargo, hubo alguna sugerencia de que la fatiga posterior a la inmersión se debe a la enfermedad por descompresión subclínica (EDC) (es decir, microburbujas en la sangre insuficientes para causar síntomas de EDC); el hecho de que el estudio mencionado se realizara en una cámara seca con un perfil de descompresión ideal puede haber sido suficiente para reducir la EDC subclínica y prevenir la fatiga tanto en buceadores de nitrox como de aire. En 2008, se publicó un estudio utilizando buceadores húmedos a la misma profundidad en el que no se observó una reducción estadísticamente significativa en la fatiga reportada. [ 19 ]

Se necesitarían más estudios con diferentes perfiles de buceo y distintos niveles de esfuerzo para investigar a fondo este tema. Por ejemplo, hay mucha más evidencia científica de que respirar gases con alto contenido de oxígeno aumenta la tolerancia al ejercicio durante el esfuerzo aeróbico. [ 20 ] Aunque incluso el esfuerzo moderado al respirar con el regulador es relativamente poco común en el buceo recreativo, ya que los buceadores suelen intentar minimizarlo para conservar gas, ocasionalmente se producen episodios de esfuerzo al respirar con el regulador. Ejemplos de ello son nadar en la superficie hasta un barco o playa después de salir a la superficie, donde a menudo se utiliza libremente el gas residual de la botella de "seguridad", ya que el resto se desperdiciará de todos modos al finalizar la inmersión, y contingencias imprevistas debido a corrientes o problemas de flotabilidad. Es posible que estas situaciones, hasta ahora no estudiadas, hayan contribuido a la buena reputación del nitrox.

Un estudio de 2010 que utilizó la frecuencia crítica de fusión de parpadeo y criterios de fatiga percibida encontró que el estado de alerta del buceador después de una inmersión con nitrox era significativamente mejor que después de una inmersión con aire. [ 21 ]

Usos

Tablas de buceo con aire enriquecido Nitrox, que muestran los tiempos de no descompresión ajustados.

Buceo subacuático

El aire enriquecido Nitrox [ 22 ] , nitrox con un contenido de oxígeno superior al 21%, se utiliza principalmente en el buceo para reducir la proporción de nitrógeno en la mezcla de gases respiratorios. El principal beneficio es la reducción del riesgo de descompresión. [ 6 ] En menor medida, también se utiliza en el buceo con suministro de superficie, donde la logística es relativamente compleja, similar al uso de otras mezclas de gases de buceo como el heliox y el trimix .

Formación y certificación

La certificación de buceador recreativo de nitrox (buceador de nitrox) permite utilizar una mezcla de gas nitrox con un 40 % o menos de oxígeno en volumen durante la inmersión sin descompresión obligatoria. El uso de nitrox en este tipo de inmersiones permite ampliar el límite de no descompresión y, en inmersiones cortas, reducir el estrés de la descompresión . El curso es breve e incluye un módulo teórico sobre los riesgos de la toxicidad del oxígeno y el cálculo de la profundidad máxima de operación, y un módulo práctico de generalmente dos inmersiones con nitrox. Es uno de los programas de formación avanzada más populares para buceadores principiantes, ya que posibilita inmersiones más largas en numerosos puntos de buceo populares. Los gases aptos para esta aplicación se denominan nitrox recreativo.

Certificación avanzada de nitrox (La certificación de buceador avanzado con nitrox requiere la capacidad de transportar dos mezclas de nitrox en equipos de buceo separados y utilizar la mezcla más rica para la descompresión acelerada al final de la inmersión, cambiando de gas bajo el agua a la profundidad prevista y seleccionando el nuevo gas en el ordenador de buceo, si se dispone de uno. Para la certificación, se puede utilizar cualquier mezcla, desde aire hasta aproximadamente un 100 % de oxígeno, aunque al menos una agencia prefiere limitar la fracción de oxígeno al 80 %, ya que considera que esto conlleva un menor riesgo de toxicidad aguda por oxígeno.

Recompresión terapéutica

El Nitrox50 se utiliza como una de las opciones en las primeras etapas de la recompresión terapéutica con la mesa terapéutica Comex CX 30 para el tratamiento de la enfermedad por descompresión vestibular o general. El Nitrox se inhala a 30 msw y 24 msw y durante los ascensos desde estas profundidades hasta la siguiente parada. A 18 m, el gas se cambia a oxígeno para el resto del tratamiento. [ 5 ]  

Medicina, montañismo y aeronaves sin presurizar

El uso de oxígeno a grandes altitudes o como terapia de oxígeno puede consistir en oxígeno suplementario, añadido al aire inspirado, lo que técnicamente sería un uso de nitrox, mezclado in situ, pero normalmente no se denomina así, ya que el gas suministrado para tal fin es oxígeno.

Terminología

El Nitrox se conoce con muchos nombres:  Aire Enriquecido  Nitrox, Aire  Enriquecido con Oxígeno  , Nitrox, EANx o  Aire Seguro. [ 1 ] [ 23 ] Dado que la palabra es una contracción compuesta o palabra acuñada y no un acrónimo, no debe escribirse en mayúsculas como "NITROX", [ 1 ] pero puede escribirse con mayúscula inicial cuando se hace referencia a mezclas específicas como Nitrox32, que contiene 68% de nitrógeno y 32% de oxígeno. Cuando se indica una cifra, se refiere al porcentaje de oxígeno, no al de nitrógeno. La convención original, Nitrox68/32, se abrevió ya que la primera cifra es redundante.

El término "nitrox" se utilizó originalmente para referirse al gas respiratorio en un hábitat del fondo marino donde el oxígeno debe mantenerse en una fracción menor que en el aire para evitar problemas de toxicidad por oxígeno a largo plazo . Posteriormente, el Dr. Morgan Wells de la NOAA lo utilizó para mezclas con una fracción de oxígeno mayor que la del aire, y se ha convertido en un término genérico para mezclas binarias de nitrógeno y oxígeno con cualquier fracción de oxígeno, [ 1 ] y en el contexto del buceo recreativo y técnico, ahora generalmente se refiere a una mezcla de nitrógeno y oxígeno con más del 21 % de oxígeno. [ 1 ] "Aire Enriquecido Nitrox" o "EAN", y "Aire Enriquecido con Oxígeno" se utilizan para enfatizar mezclas más ricas que el aire. [ 1 ] En "EANx", la "x" era originalmente la x de nitrox, [ 11 ] pero ha llegado a indicar el porcentaje de oxígeno en la mezcla y se reemplaza por un número cuando se conoce el porcentaje; por ejemplo, una mezcla de oxígeno al 40 % se llama EAN40. Las dos mezclas más populares son EAN32 y EAN36, desarrolladas por la NOAA para el buceo científico, y también denominadas Nitrox I y Nitrox II, respectivamente, o Nitrox68/32 y Nitrox64/36. [ 11 ] [ 1 ] Estas dos mezclas se utilizaron por primera vez hasta los límites de profundidad y oxígeno para el buceo científico designados por la NOAA en ese momento. [ 24 ]

El término Aire Enriquecido con Oxígeno (AEO) fue aceptado por la comunidad científica de buceo (estadounidense), pero aunque probablemente sea el término más inequívoco y descriptivo propuesto hasta ahora, fue rechazado por la comunidad de buceo recreativo, a veces en favor de una terminología menos apropiada. [ 1 ]

En sus inicios, cuando se introdujo entre buceadores no técnicos, el nitrox también fue conocido ocasionalmente por sus detractores con términos menos halagadores, como "gas del diablo" o "gas vudú" (término que ahora a veces se usa con orgullo). [ 25 ]

American Nitrox Divers International (ANDI) utiliza el término "SafeAir", que define como cualquier mezcla de aire enriquecido con oxígeno con concentraciones de O₂ entre el 22 % y el 50 % que cumpla con sus especificaciones de calidad y manejo de gases, y afirma específicamente que estas mezclas son más seguras que el aire respirable producido normalmente para el usuario final que no participa en la producción de la mezcla. [ 26 ] Considerando las complejidades y los riesgos de mezclar, manipular, analizar y usar aire enriquecido con oxígeno, este nombre se considera inapropiado por aquellos que consideran que no es inherentemente "seguro", sino que simplemente tiene ventajas de descompresión. [ 1 ]

MOD

La profundidad máxima de operación (MOD) es la profundidad máxima segura a la que se puede utilizar una mezcla de nitrox determinada. La MOD depende de la presión parcial de oxígeno permitida, que está relacionada con el tiempo de exposición y el riesgo aceptable asumido de toxicidad por oxígeno en el sistema nervioso central. La ppO₂ máxima aceptable varía según la aplicación: [ 1 ]

  • La versión 1.2 se usa frecuentemente en sistemas de respiración de circuito cerrado.
  • Varias agencias de formación recreativa recomiendan un diámetro de 1,4 para el buceo recreativo ordinario.
  • En algunas jurisdicciones, se permite un caudal de 1,5 kg/m² para el buceo comercial.
  • 1,6 está permitido para paradas de descompresión en buceo técnico, y es el máximo recomendado según la NOAA [ 11 ].

Los valores más altos son utilizados por buzos comerciales y militares en circunstancias especiales, a menudo cuando el buzo utiliza un aparato de respiración suministrado desde la superficie o para tratamientos en una cámara hiperbárica, donde la vía aérea es relativamente segura.

Equipo

Elección de la mezcla

Buzos técnicos preparándose para una inmersión con descompresión de gases mixtos en Bohol , Filipinas . Nótese la placa dorsal y la configuración de las alas con tanques de etapa montados lateralmente que contienen EAN50 (lado izquierdo) y oxígeno puro (lado derecho).

Las dos mezclas de nitrox más comunes para buceo recreativo contienen un 32 % y un 36 % de oxígeno, con profundidades máximas operativas (MOD) de 34 metros (112 pies) y 29 metros (95 pies) respectivamente, cuando se limitan a una presión parcial máxima de oxígeno de 1,4 bar (140 kPa) . Los buceadores pueden calcular una profundidad de aire equivalente para determinar sus requisitos de descompresión o pueden usar tablas de nitrox o un ordenador de buceo compatible con nitrox . [ 11 ] [ 1 ] [ 27 ] [ 28 ]    

El nitrox con más del 40 % de oxígeno es poco común en el buceo recreativo. Hay dos razones principales para esto: la primera es que todos los equipos de buceo que entran en contacto con mezclas que contienen proporciones más altas de oxígeno, particularmente a alta presión, necesitan limpieza y mantenimiento especiales para reducir el riesgo de incendio . [ 11 ] [ 1 ] La segunda razón es que las mezclas más ricas extienden el tiempo que el buceador puede permanecer bajo el agua sin necesidad de paradas de descompresión mucho más allá de la duración permitida por la capacidad de las botellas de buceo típicas . Por ejemplo, según las recomendaciones de nitrox de PADI, la profundidad operativa máxima para EAN45 sería de 21 metros (69 pies) y el tiempo máximo de inmersión disponible a esta profundidad incluso con EAN36 es de casi 1 hora 15 minutos: un buceador con una frecuencia respiratoria de 20 litros por minuto usando dos botellas de 10 litros, 230 bar (aproximadamente el doble de 85 pies cúbicos) habrían vaciado completamente las botellas después de 1 hora 14 minutos a esta profundidad. 

El uso de mezclas de nitrox que contienen entre un 50 % y un 80 % de oxígeno es común en el buceo técnico como gas de descompresión, que, gracias a su menor presión parcial de gases inertes como el nitrógeno y el helio, permite una eliminación más eficiente (más rápida) de estos gases de los tejidos que las mezclas de oxígeno más pobres.

En el buceo técnico profundo con circuito abierto , donde se respiran gases hipóxicos durante la parte inferior de la inmersión, a veces se respira una mezcla de Nitrox con un 50 % o menos de oxígeno, denominada "mezcla de viaje", al comienzo del descenso para evitar la hipoxia . Sin embargo, normalmente se usaría el gas de descompresión con menor contenido de oxígeno para este propósito, ya que el tiempo de descenso para alcanzar una profundidad donde la mezcla de fondo ya no es hipóxica suele ser pequeño, y la distancia entre esta profundidad y la MOD de cualquier gas de descompresión de nitrox probablemente sea muy corta, si es que llega a producirse.

La mejor mezcla

La composición de una mezcla de nitrox se puede optimizar para un perfil de inmersión planificado. Esta se denomina "Mejor mezcla" para la inmersión y proporciona el tiempo máximo sin descompresión compatible con una exposición aceptable al oxígeno. Se selecciona una presión parcial máxima aceptable de oxígeno en función de la profundidad y el tiempo de fondo previsto, y este valor se utiliza para calcular el contenido de oxígeno de la mejor mezcla para la inmersión: [ 29 ]

FO2,máximo=pagO2,máximopag=Presión parcial máxima admisible de oxígenoPresión ambiental máxima de la inmersión{\displaystyle f_{{\text{O}}_{2},{\text{max}}}={\frac {p_{{\text{O}}_{2},{\text{max}}}}{p}}={\frac {\text{Presión parcial máxima aceptable de oxígeno}}{\text{Presión ambiental máxima de la inmersión}}}}

Producción

Existen varios métodos de producción: [ 1 ] [ 25 ] [ 30 ]

  • Mezcla por presión parcial: se vierte una cantidad medida de oxígeno en la botella y esta se rellena con aire del compresor de buceo . Este método es muy versátil y requiere relativamente poco equipo adicional si se dispone de un compresor adecuado, pero es laborioso y las altas presiones parciales de oxígeno son relativamente peligrosas.
  • Decantación de premezclas: el proveedor de gas suministra grandes cilindros con mezclas comunes como 32% y 36%. Estas pueden diluirse aún más con aire para obtener una gama más amplia de mezclas.
  • Mezcla por homogeneización continua: se introducen cantidades medidas de oxígeno en el aire y se mezclan con él antes de que llegue a la entrada del compresor. La concentración de oxígeno se suele monitorizar como presión parcial mediante una celda de oxígeno . El compresor, y en particular el aceite del compresor, debe ser apto para este servicio. Si la fracción de oxígeno resultante es inferior al 40 %, es posible que no sea necesario limpiar el cilindro y la válvula para el servicio de oxígeno. Es relativamente eficiente y rápido en comparación con la mezcla por presión parcial, pero requiere un compresor adecuado, y el rango de mezclas puede estar limitado por las especificaciones del compresor.
  • Mezcla por fracción másica: se añade oxígeno y aire o nitrógeno a un cilindro que se pesa con precisión hasta obtener la mezcla deseada. Este método requiere balanzas de gran tamaño y alta precisión; por lo demás, es similar a la mezcla por presión parcial, pero insensible a las variaciones de temperatura.
  • Mezcla por separación de gases : se utiliza una membrana permeable al nitrógeno para eliminar algunas moléculas de nitrógeno del aire hasta lograr la mezcla requerida. El nitrox resultante a baja presión se bombea a cilindros mediante un compresor. Si bien es posible un rango limitado de mezclas, el equipo es rápido y fácil de operar, y relativamente seguro, ya que nunca se utiliza oxígeno a alta presión parcial. Para obtener resultados consistentes, se requiere un suministro de aire limpio a baja presión y temperatura constante. Este puede provenir de un compresor de baja presión o de un suministro regulado desde un compresor o depósito de alta presión. El aire debe estar libre de contaminantes que puedan obstruir la membrana y a una temperatura y presión de entrada constantes para producir una presión parcial de oxígeno uniforme. El aire debe ser respirable; otros contaminantes deben filtrarse de forma independiente. La presión del aire de entrada se regula y la presión sobre la membrana se controla para ajustar la fracción de oxígeno del producto. El aire de calidad CGA Grado D o E es adecuado como gas de suministro y, por lo general, se calienta a una temperatura de entrada constante. El calentamiento también reduce la probabilidad de que la alta humedad humedezca la membrana. En un sistema típico, el aire de suministro entra en las miles de fibras huecas de la membrana por un extremo, y el oxígeno permea preferentemente las paredes de las fibras, dejando principalmente nitrógeno en el extremo de descarga, que se expulsa del sistema como residuo. [ 31 ]
  • La adsorción por cambio de presión requiere un equipo relativamente complejo; sin embargo, sus ventajas son similares a las de la separación por membrana. La PSA es una tecnología que se utiliza para separar gases de una mezcla bajo presión, según las características moleculares y la afinidad de los gases por un material adsorbente a temperaturas cercanas a la ambiente. Se utilizan materiales adsorbentes específicos como trampa, que adsorben preferentemente los gases objetivo a alta presión. Posteriormente, el proceso cambia a baja presión para desorber el material adsorbido y vaciar el contenedor del adsorbente para su reutilización.

Marcas en el cilindro para identificar el contenido.

Un tipo de etiqueta de identificación para cilindros de nitrox

La mayoría de las organizaciones de formación de buceadores, y algunos gobiernos nacionales, exigen que cualquier botella de buceo que contenga una mezcla de gases distinta al aire estándar [ 32 ] esté claramente marcada para indicar la mezcla de gases actual. En la práctica, es común usar una etiqueta adhesiva impresa para indicar el tipo de gas (en este caso, nitrox) y añadir una etiqueta temporal para especificar el análisis de la mezcla actual.

Normas y convenciones regionales

unión Europea

Within the EU, valves with M26x2 outlet thread are recommended for cylinders with increased oxygen content.[33] Regulators for use with these cylinders require compatible connectors, and are not directly connectable with cylinders for compressed air.

Germany

A nitrox cylinder is specially cleaned and identified.[29] According to EN 144-3 the cylinder colour is overall white with the letter N on opposite sides of the cylinder.[34] The fraction of oxygen in the bottle is checked after filling and marked on the cylinder.

South Africa

South African National Standard 10019:2008 specifies the colour of all scuba cylinders as Golden yellow with French gray shoulder. This applies to all underwater breathing gases except medical oxygen, which must be carried in cylinders that are Black with a White shoulder. Nitrox cylinders must be identified by a transparent, self-adhesive label with green lettering, fitted below the shoulder.[32] In effect this is green lettering on a yellow cylinder, with a gray shoulder. The composition of the gas must also be specified on the label. In practice this is done by a small additional self-adhesive label marked with the measured oxygen fraction, which is changed when a new mix is filled.

The 2021 revision of SANS 10019 changed the colour specification to Light navy grey for the shoulder, and a different label specification which includes hazard symbols for high-pressure and oxidising materials.[35]

United States

Cylinder showing Nitrox band and sticker marked with maximum operating depth (MOD) and oxygen fraction (%O2)

Every nitrox cylinder should also have a sticker stating whether or not the cylinder is oxygen clean and suitable for partial pressure blending. Any oxygen-clean cylinder may have any mix up to 100% oxygen inside. If by some accident an oxygen-clean cylinder is filled at a station that does not supply gas to oxygen-clean standards it is then considered contaminated and must be re-cleaned before a gas containing more than 40% oxygen may again be added.[36] Cylinders marked as 'not oxygen clean' may only be filled with oxygen-enriched air mixtures from membrane or stick blending systems where the gas is mixed before being added to the cylinder, and to an oxygen fraction not exceeding 40% by volume.

Hazards

Nitrox can be a hazard to the blender and to the user, for different reasons.

Fire and toxic cylinder contamination from oxygen reactions

Partial pressure blending using pure oxygen decanted into the cylinder before topping up with air may involve very high oxygen fractions and oxygen partial pressures during the decanting process, which constitute a relatively high fire hazard. This procedure requires care and precautions by the operator, and decanting equipment and cylinders which are clean for oxygen service, but the equipment is relatively simple and inexpensive.[25] Partial pressure blending using pure oxygen is often used to provide nitrox on live-aboard dive boats, but it is also used in some dive shops and clubs.

Any gas which contains a significantly larger percentage of oxygen than air is a fire hazard, and such gases can react with hydrocarbons or lubricants and sealing materials inside the filling system to produce toxic gases, even if a fire is not apparent. Some organisations exempt equipment from oxygen-clean standards if the oxygen fraction is limited to 40% or less.[37]

Among recreational training agencies, only ANDI subscribes to the guideline of requiring oxygen cleaning for equipment used with more than 23% oxygen fraction. The USCG, NOAA, U.S. Navy, OSHA, and the other recreational training agencies accept the limit as 40% as no accident or incident has been known to occur when this guideline has been properly applied. Tens of thousands of recreational divers are trained each year and the overwhelming majority of these divers are taught the "over 40% rule".[11][1][38] Most nitrox fill stations which supply pre-mixed nitrox will fill cylinders with mixtures below 40% without certification of cleanliness for oxygen service.[1] Luxfer cylinders specify oxygen cleaning for all mixtures exceeding 23.5% oxygen.[39]

The following references for oxygen cleaning specifically cite the "over 40%" guideline that has been in widespread use since the 1960s, and consensus at the 1992 Enriched Air Workshop was to accept that guideline and continue the status quo.[1]

  • Code of Federal Regulations, Part 1910.430 (i) – Commercial Diving Operations
  • OSHA Oxygen Specifications 1910.420 (1)
  • NOAA Oxygen Specifications (appendix D)
  • U.S. Navy Oxygen Specifications U.S. MIL-STD-777E (SH) Note K-6-4, Cat. K.6
  • U.S. Coast Guard Oxygen Specifications Title 46: Shipping, revisions through 10-1-92. 197.452 Oxygen Cleaning 46 CFR 197.451

Gran parte de la confusión parece deberse a la aplicación incorrecta de las directrices PVHO (recipientes a presión para ocupación humana), que prescriben un contenido máximo de oxígeno ambiental del 25 % cuando una persona se encuentra sellada en un recipiente a presión (cámara). La preocupación radica en el riesgo de incendio para una persona que pudiera quedar atrapada en un ambiente de combustión rico en oxígeno. [ 1 ]

De los tres métodos comúnmente utilizados para producir mezclas de aire enriquecido —mezcla continua, mezcla a presión parcial y sistemas de separación por membrana—, solo la mezcla a presión parcial requiere la limpieza con oxígeno de los componentes de la válvula y el cilindro para mezclas con menos del 40 % de oxígeno. Los otros dos métodos garantizan que el equipo nunca esté expuesto a un contenido de oxígeno superior al 40 %.

En caso de incendio, la presión en una bombona de gas aumenta en proporción directa a su temperatura absoluta . Si la presión interna supera los límites mecánicos de la bombona y no existen medios para liberar de forma segura el gas presurizado a la atmósfera, el recipiente fallará mecánicamente. Si el contenido del recipiente es inflamable o contiene algún contaminante, este suceso puede provocar una "bola de fuego". [ 40 ]

Mezcla de gas incorrecta

El uso de una mezcla de gases distinta a la planificada aumenta el riesgo de enfermedad por descompresión o de toxicidad por oxígeno, según el error. Si bien puede ser posible recalcular el plan de inmersión o ajustar el ordenador de buceo, en algunos casos la inmersión planificada podría no ser factible.

Muchas agencias de entrenamiento como PADI , [ 38 ] CMAS , SSI y NAUI entrenan a sus buceadores para que verifiquen personalmente el porcentaje de oxígeno de cada botella de nitrox antes de cada inmersión. Si el porcentaje de oxígeno difiere en más del 1% de la mezcla planificada, el buceador debe recalcular el plan de inmersión con la mezcla real o abortar la inmersión para evitar un mayor riesgo de toxicidad por oxígeno o enfermedad por descompresión. Según las normas IANTD y ANDI para el uso de nitrox, que siguen los centros de buceo de todo el mundo, las botellas de nitrox llenas se registran personalmente en un libro de registro de mezclas de gases, que contiene, para cada botella y llenado, el número de botella, la fracción de oxígeno medida en porcentaje, la profundidad operativa máxima calculada para esa mezcla y la firma del buceador receptor, quien debería haber medido personalmente la fracción de oxígeno antes de recibirla. Todos estos pasos reducen el riesgo, pero aumentan la complejidad de las operaciones, ya que cada buceador debe usar la botella específica que ha registrado. En Sudáfrica, la norma nacional para la manipulación y el llenado de cilindros portátiles con gases presurizados (SANS 10019) exige que el cilindro esté etiquetado con una pegatina que identifique el contenido como nitrox y especifique la fracción de oxígeno. [ 32 ] Es posible que se apliquen requisitos similares en otros países.

Historia

En 1874, Henry Fleuss realizó lo que posiblemente fue la primera inmersión con Nitrox utilizando un rebreather. [ 6 ]

En 1911, Draeger de Alemania probó una mochila rebreather con inyector para un traje de buceo estándar . Este concepto se produjo y comercializó como el sistema rebreather de oxígeno DM20 y el sistema rebreather de nitrox DM40, en los que el aire de una botella y el oxígeno de una segunda botella se mezclaban durante la inyección a través de una boquilla que hacía circular el gas respiratorio a través del depurador y el resto del circuito. El DM40 estaba diseñado para profundidades de hasta 40 m. [ 41 ]

Christian J. Lambertsen propuso cálculos para la adición de nitrógeno para prevenir la toxicidad del oxígeno en buceadores que utilizan rebreathers de nitrógeno-oxígeno. [ 42 ]

Durante la Segunda Guerra Mundial o poco después, los buzos de comando y los buzos de desactivación de explosivos británicos comenzaron a bucear ocasionalmente con rebreathers de oxígeno adaptados para el buceo con nitrox en circuito semicerrado (al que llamaban "mezcla"), instalando cilindros más grandes y ajustando cuidadosamente el caudal de gas con un caudalímetro. Estos avances se mantuvieron en secreto hasta que civiles los replicaron de forma independiente en la década de 1960.

Lambertson publicó un artículo sobre nitrox en 1947. [ 6 ]

En la década de 1950, la Armada de los Estados Unidos (USN) documentó los procedimientos de gas de oxígeno enriquecido para uso militar de lo que hoy llamamos nitrox, en el Manual de Buceo de la Armada de los Estados Unidos. [ 43 ]

En 1955, E. Lanphier describió el uso de mezclas de nitrógeno y oxígeno para buceo, y el método de profundidad de aire equivalente para calcular la descompresión a partir de tablas de aire. [ 6 ]

En la década de 1960, A. Galerne utilizó la mezcla en línea para el buceo comercial. [ 6 ]

En 1970, Morgan Wells , primer director del Centro de Buceo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), comenzó a implementar procedimientos de buceo con aire enriquecido con oxígeno. Introdujo el concepto de Profundidad Equivalente de Aire (EAD). También desarrolló un proceso para mezclar oxígeno y aire, al que denominó sistema de mezcla continua. Durante muchos años, la invención de Wells fue la única alternativa práctica a la mezcla por presión parcial . En 1979, la NOAA publicó los procedimientos de Wells para el uso científico del nitrox en el Manual de Buceo de la NOAA. [ 11 ] [ 1 ]

En 1985, Dick Rutkowski , ex oficial de seguridad de buceo de la NOAA , fundó IAND (Asociación Internacional de Buzos de Nitrox) y comenzó a impartir cursos sobre el uso de nitrox para el buceo recreativo. Algunos lo consideraron peligroso y la comunidad de buceadores lo recibió con gran escepticismo. [ 6 ]

En 1989, el taller de la institución oceanográfica Harbor Branch abordó los problemas de mezcla, límites de oxígeno y descompresión. [ 6 ]

En 1991, Bove, Bennett y la revista Skin Diver se posicionaron en contra del uso de nitrox para el buceo recreativo. El editor de Skin Diver, Bill Gleason, apodó al nitrox el "gas vudú". La feria anual DEMA (celebrada ese año en Houston, Texas) prohibió la participación de proveedores de capacitación en nitrox. Esto provocó una fuerte reacción, y cuando DEMA cedió, varias organizaciones aprovecharon la oportunidad para impartir talleres de nitrox fuera de la feria. [ 6 ]

En 1992, el Grupo de Recursos para el Buceo organizó un taller donde se establecieron algunas directrices y se abordaron algunos conceptos erróneos. [ 6 ]

En 1992, BSAC prohibió a sus miembros el uso de nitrox durante las actividades de BSAC. [ 44 ] El nombre de IAND se cambió a Asociación Internacional de Buzos Técnicos y de Nitrox ( IANTD ), añadiéndose la T cuando la Asociación Europea de Buzos Técnicos (EATD) se fusionó con IAND. A principios de la década de 1990, estas agencias impartían formación sobre nitrox, pero las principales agencias de buceo no lo hacían. Se crearon otras organizaciones nuevas, como American Nitrox Divers International (ANDI), que acuñó el término "Safe Air" con fines de marketing, y Technical Diving International (TDI). NAUI se convirtió en la primera gran agencia de formación de buzos recreativos existente en autorizar el uso de nitrox. [ 45 ]

En 1993, la Sub-Aqua Association fue la primera agencia de formación en buceo recreativo del Reino Unido en reconocer y avalar la formación en Nitrox que sus miembros habían realizado con una de las agencias técnicas. La primera certificación recreativa de Nitrox de la SAA se emitió en abril de 1993. El primer instructor de Nitrox de la SAA fue Vic Bonfante, quien obtuvo su certificación en septiembre de 1993. [ 46 ]

Mientras tanto, las tiendas de buceo encontraron una razón puramente económica para ofrecer nitrox: no solo se requería un curso y una certificación completamente nuevos para usarlo, sino que, en lugar de recargas de tanques baratas o gratuitas con aire comprimido, descubrieron que podían cobrar precios elevados por la mezcla personalizada de nitrox a sus buceadores habituales con experiencia moderada. Con los nuevos ordenadores de buceo, que podían programarse para permitir tiempos de fondo más prolongados y tiempos de nitrógeno residual más cortos que proporcionaba el nitrox, el incentivo para que el buceador deportivo utilizara este gas aumentó.

En 1993, la revista Skin Diver , la principal publicación de buceo recreativo de la época, publicó una serie de tres partes argumentando que el nitrox no era seguro para los buceadores deportivos. [ nota 2 ] DiveRite fabricó el primer ordenador de buceo compatible con nitrox , llamado Bridge, [ 47 ] la conferencia aquaCorps TEK93 se celebró en San Francisco, y se estableció un límite de aceite practicable de 0,1 mg/m³ para el aire compatible con oxígeno. Las fuerzas armadas canadienses emitieron tablas EAD con una PO₂ superior de 1,5 ATA. [ 6 ] 

En 1994, John Lamb y Vandagraph lanzaron el primer analizador de oxígeno construido específicamente para buceadores de Nitrox y mezclas de gases, en el Birmingham Dive Show. [ 46 ]

En 1994, BSAC revirtió su política sobre Nitrox y anunció que la capacitación en Nitrox de BSAC comenzaría en 1995. [ 44 ]

En 1996, la Asociación Profesional de Instructores de Buceo (PADI) anunció su pleno respaldo educativo para el nitrox. [ 38 ] Si bien otras organizaciones importantes de buceo habían anunciado su apoyo al nitrox con anterioridad, [ 44 ] fue el respaldo de PADI el que estableció el nitrox como una opción estándar para el buceo recreativo. [ 48 ] [ 6 ]

En 1997, ProTec comenzó con Nitrox 1 (recreativo) y Nitrox 2 (técnico). Se ha publicado un manual alemán de ProTec Nitrox (referencia a la 6.ª edición). [ 49 ]

En 1999, una encuesta realizada por RW Hamilton mostró que, tras cientos de miles de inmersiones con nitrox, el historial de DCS era bueno. El nitrox se había popularizado entre los buceadores recreativos, pero no era muy utilizado por los buceadores comerciales, quienes suelen usar equipos de respiración con suministro de aire desde la superficie. La OSHA aceptó una solicitud de exención de las normas de buceo comercial para los instructores de buceo recreativo. [ 6 ]

La edición de 2001 del Manual de Buceo de la NOAA incluía un capítulo destinado al entrenamiento con Nitrox. [ 6 ]

En la naturaleza

En ciertos momentos del pasado geológico, la atmósfera terrestre contenía mucho más del 20 % de oxígeno: por ejemplo, hasta un 35 % en el Carbonífero Superior . Esto permitió a los animales absorber oxígeno con mayor facilidad e influyó en sus patrones evolutivos. [ 50 ] [ 51 ]

Véase también

Referencias

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Notas a pie de página

  1. ↑ El oxígeno tiene el potencial de ser 1,7 veces más narcótico que el nitrógeno; consulte la potencia narcótica relevante de los gases .
  2. ↑ Una postura que mantendría formalmente hasta que, en 1995, el editor de la revista, Bill Gleason, declaró que el nitrox estaba "bien". Posteriormente, Skin Diver se declararía en bancarrota.
  • NASA – Normas de seguridad para el oxígeno y su manipulación