MISCELE

di "Fabio Bartolucci"

Premessa:

 la tecnica di miscelazione è materia delicata e nella pratica deve essere eseguita da personale addestrato e qualificato (ci sono appositi corsi), pertanto, quanto segue, deve considerarsi come panoramica sulle tecniche relative e non un manuale. Improvvisare il "fai da te" in questo campo comporta grandi rischi sia nella miscelazione in sé, sia per quanto riguarda l'immersione connessa.

Tecnica della miscelazione

La ricarica della miscela delle bombole può essere effettuata in vari modi:

- Travaso

- Carica per pressioni parziali

- Carica per flusso

- Carica Nitrox con filtri deazotizzanti

- Miscelazione per pesata

Carica per travaso

Il travaso si effettua da bombole grandi, contenenti la miscela che avremo ordinato ad una delle ditte produttrici di gas compressi. In questo caso la qualità della miscela è garantita dalla ditta con apposito certificato. La carica per travaso, però, non è così vantaggiosa come può sembrare, in quanto è difficile utilizzare il contenuto della bombola richiesta e raggiungere con il travaso la pressione d'esercizio della bombola del nostro rebreather, anche se piccola.
Possiamo caricare allora da una batteria di bombole grandi, travasando da quella meno carica a quella più carica, ma a parte l'ingombro ed il costo di noleggio, non disporremo mai di una piena carica, anche se non disponendo di un compressore, filtri e centralina, questo resta il metodo più economico.L'alternativa è di utilizzare un "Booster" che è una pompa che ricomprime il gas erogato dalle bombole che forniscono la miscela, ma i pochi modelli in commercio sono anche molto costosi. L'utilizzo di un Booster è giustificato per sfruttare al meglio i "bomboloni" d'elio, che è un gas piuttosto costoso.

Carica per pressioni parziali: Nitrox

Possiamo comporre noi la miscela, immettendo nella bombola, prima una certa pressione d'ossigeno e poi completare la carica con l'inerte. Nel caso del nitrox ciò è particolarmente vantaggioso, perché la carica è completata con un compressore, cosa che consente il raggiungimento della pressione d'esercizio.

In una bombola carica di miscela, la pressione totale è data dalla somma delle pressioni parziali dei vari gas che la compongono. Ad es. in una bombola Nitrox 50 carica a 200 bar, 100 bar saranno d'ossigeno e 100 d'azoto. Dobbiamo, quindi, formare questa miscela addizionando ossigeno all'aria.

Quante atmosfere dovremo immettere d'ossigeno e quante d'aria? Il ragionamento è in questi termini:

I 100 bar d'azoto sono forniti dall'aria, ed a questi è legata la percentuale d'O2 presente nell'aria, stessa, pertanto rappresentano il 79% dell'aria da immettere, quindi, calcoliamo 100/.79= 126.5 ata d'aria, il resto è ossigeno.

Quindi: 200- 126.5=73.5 ata d'O2.

Naturalmente sono state fatte delle approssimazioni e non si è tenuto conto delle variazioni che i gas "reali" hanno rispetto alla legge di Boyle.

Miscelazione nella pratica: l'ossigeno

Il pericolo maggiore nel maneggiare ossigeno è dovuto al riscaldamento adiabatico. Si tratta del calore sviluppato da una compressione senza scambio termico con l'ambiente circostante (appunto detta adiabatica). Il riscaldamento adiabatico insorge quando il flusso del gas trova un'occlusione, come ad es. un rubinetto chiuso all'estremità di una frusta di travaso: in quel punto la velocità del flusso diminuisce rapidamente e la pressione e temperatura aumentano parimenti, ciò può innescare facilmente una combustione, pertanto anche da questo punto di vista è consigliabile aggiungere prima l'ossigeno nella bombola che, inoltre, dovrà avere il rubinetto già aperto. In questo modo l'ossigeno non troverà "ostacoli" che possano provocare il suddetto riscaldamento. Per effettuare il travaso, dopo aver collegato la bombola da caricare con quella da travaso, bisogna, quindi, aprire prima il rubinetto della bombola da caricare e poi, molto lentamente, il rubinetto di quella da travaso, in modo da lasciar fluire il gas molto lentamente.

Il travaso dell'ossigeno è la manovra più delicata: nella fase in cui c'è bassa pressione, l'ossigeno tende a fluire a velocità incredibili, ciò può provocare l'accumulo di cariche elettrostatiche e conseguenti scariche. Il pericolo che s'inneschi una combustione è elevato. Quando s'innesca una combustione con un flusso d'ossigeno puro diventano combustibili i materiali più impensati, anche i metalli. Una combustione di questo tipo è quasi impossibile da controllare. E' utile, per il travaso, disporre di un dispositivo per la regolazione del flusso o di un orificio calibrato.

La bassa velocità di travaso è necessaria anche per contenere l'aumento di temperatura del gas: il conseguente aumento della pressione porterebbe ad una lettura "falsata" e la quantità d'ossigeno immessa sarebbe minore nella percentuale presente nella miscela. Conviene in ogni modo far raffreddare la bombola e misurare nuovamente.

Anche in questo caso vale il discorso fatto in precedenza, riguardo alla caduta di pressione conseguente al travaso, ma lo sfruttamento della bombola è molto maggiore: con un Nitrox 60 la sfruttiamo circa a metà e con un Nitrox 40, il 75% circa

Ovviamente tutta l'attrezzatura deve essere dedicata ad ossigeno, pena il rischio d'esplosioni!

Manometri e centraline

La misura delle pressioni deve essere accurata. Un errore sulla pressione non comporta una diversa quantità di gas disponibile, ma una diversa composizione della miscela!

Non basta disporre quindi di un normale manometro, anche se dedicato ad ossigeno, ma è necessario un manometro di precisione. I manometri sono divisi in classi: uno di classe 1 ha un errore di più o meno un bar sulla scala di lettura, uno di classe 0.5 ha un errore di 0.5 bar, ecc.

Esistono anche manometri digitali, che mostrano varie cifre dopo la virgola, ma non lasciamoci ingannare: la precisione di questi dipende dal sensore. Sono però in genere più che adatti al nostro scopo.

La soluzione migliore (e la più costosa) è quella di acquistare un'apposita centralina. Ve ne sono in commercio di bellissime con varie configurazioni: possibilità di miscelare anche l'elio, analizzatore, iperfiltro, attacchi rapidi…ecc. Alcune hanno un microprocessore che tiene conto della temperatura del gas immesso.

L'aria

Non si può, però, immettere aria "normale", quella che immettiamo normalmente nelle bombole d'aria a circuito aperto, ma è necessario che l'aria sia "ossigenocompatibile".

L'aria ossigenocompatibile è tale se completamente priva d'oli e idrocarburi. Deve essere insomma realmente "pulita". Ciò si ottiene collegando all'uscita del compressore dei filtri particolari, detti "Iperfiltri", che filtrano ulteriormente l'aria, già di per sè respirabile, ma non ossigenocompatibile.

Un'altra scelta, che risolve il problema "all'origine", è quella di usare un compressore "Oilfree" che lavora senza lubrificanti. Questi compressori non sono molto più costosi degli altri, soprattutto se si tiene conto del risparmio degli iperfiltri e sono ottimi anche per la ricarica aria normale, perchè fornendo aria pulita, non c'è bisogno dei filtri convenzionali che tolgono anche tutta l'umidità: avremo cosi aria alla giusta umidità evitando la secchezza delle vie respiratorie.

In questa fase è ancora più importante porre attenzione al riscaldamento del gas in fase di carica.

In genere i compressori sono troppo veloci nel caricare le piccole bombole dei rebreathers e, se c'è surriscaldamento, l'aria immessa effettiva sarà minore, conseguentemente avremo una miscela più ricca d'ossigeno (per esperienza posso affermare che, invece di un Nitrox 40, si può arrivare ad ottenere un Nitrox 46).

La velocità di carica, per dare un'idea, dovrebbe essere intorno ai 10 bar/min.

Per completare la carica, dopo aver collegato il compressore alla bombola, è necessario attendere che la pressione salga di 10-20 atm, prima di aprire il rubinetto, per evitare che il contenuto della bombola fluisca verso il compressore. Le centraline, per questo motivo, sono dotate di un'apposita valvola di non ritorno

.Analizzatori    

Anche se abbiamo eseguito correttamente la carica è necessario misurare la percentuale di miscela con un analizzatore. Esistono nel campo professionale analizzatori per tutti i gas, ma l'unico al quale possiamo accedere è l'ossimetro. Questo è costituito da un sensore che reagisce alla pressione parziale d'ossigeno creando una tensione, dalla lettura di questa si può risalire alla sua percentuale.

Non si può applicare l'analizzatore direttamente al rubinetto. A parte il pericolo di danneggiarlo, per una corretta lettura, è necessario fornirgli un determinato flusso (1-3 lt/min) di gas a pressione normobarica: ci sono in vendita gli appositi riduttori.

La lettura che ci fornisce l'analizzatore è da considerare un controllo sulla correttezza di ciò che abbiamo fatto, piuttosto che la cieca verità sulla composizione della miscela. Bisogna inoltre considerare che le letture fatte subito dopo la miscelazione non sono affidabili, poiché la miscela diventa omogenea solo dopo un certo tempo. Ci sono opinioni discordi riguardo a quest'argomento, comunque la miscela va sempre controllata nuovamente prima dell'immersione.

Carica per flusso dinamico

Con questo metodo si miscela il gas a monte del compressore, immettendo un flusso d'ossigeno calibrato, a pressione normobarica, in quello d'aspirazione del compressore. La percentuale della miscela è controllata da un analizzatore.

Con questo metodo, finora, potendo disporre solo dell'ossimetro, si poteva comporre solo Nitrox, ma ora è disponibile anche un analizzatore per l'elio, pertanto possiamo caricare anche Trimix.
Il metodo è sicuro in quanto non c'è il pericolo dovuto al travaso d'ossigeno, ma bisogna concentrare l'attenzione sugli analizzatori, che ora non rappresentano più solo un sistema di controllo.
Il dispositivo che miscela i flussi è costituito da uno "stick", una sorta di piccola marmitta, nella qual è inserita una serie d'elementi che generano turbolenza nel flusso, in modo da miscelare bene i gas in aspirazione. Il gas da miscelare, prelevato dalle bombole, arriva lateralmente allo "stick", tramite un riduttore di pressione e una valvola che e regola il flusso. Prima d'iniziare la carica, avviamo il compressore e agendo sulla valvola, regoliamo il flusso del gas da miscelare in modo da leggere l'esatta percentuale sull'analizzatore. A questo punto possiamo iniziare a caricare.
Un ulteriore vantaggio della miscelazione dinamica è quello di poter sfruttare completamente il contenuto delle bombole che contengono il gas da miscelare.
Per quanto riguarda il Nitrox, anche se a basso tenore d'ossigeno, bisogna usare un compressore "dedicato", per quanto c'è chi sostiene che fino ad un Nitrox 40 non ci siano problemi: resta comunque quello di non contaminare le bombole e l'attrezzatura, cosa che ci costringerebbe a ripulire tutto "ad ossigeno".

Carica Nitrox con filtri deazotizzanti

Esiste in commercio un particolare tipo di filtro che riesce ad eliminare parte dell'azoto contenuto nell'aria, in questo modo si arriva a caricare fino al 40% d'ossigeno.
Questi filtri lavorano a media pressione, in genere tra il 1° ed il 2° stadio del compressore e sono costituiti da un cilindro che contiene un fascio di fibre che lasciano sfuggire parte dell'azoto all'esterno.
Il flusso di azoto che viene sottratto all'aria e poi disperso nell'ambiente può essere regolato in funzione della percentuale di Nitrox che si vuole ottenere: dal 21% al 40%.
Poiché questi filtri "lavorano" tra il primo ed il secondo stadio del compressore, resta il problema degli Iperfiltri, infatti, volendo poi caricare miscele con un tenore d'ossigeno maggiore, saremmo costretti a pulire "ad ossigeno" nuovamente la nostra attrezzatura. Sembra, inoltre, che questi filtri soffrano problemi d'umidità.

Miscelazione per pesata

Possiamo misurare la quantità di gas immesso nella bombola considerando il suo peso, in questo modo si può ovviare alle differenze di comportamento dei gas reali dalla legge di Boyle ed ottenere una miscelazione molto precisa. Ma la teoria per calcolare il peso dei gas è abbastanza complessa, inoltre bisogna disporre di una costosa bilancia di precisione. Questo metodo, altamente professionale è largamente adottato dalle ditte che forniscono gas compressi.