Escafandra autónoma
Aqua-Lung fue el primer aparato autónomo de respiración subacuática (o "buceo") de circuito abierto en lograr popularidad mundial y éxito comercial. Esta clase de equipo ahora se conoce comúnmente como regulador de buceo de manguera doble o válvula de demanda. El Aqua-Lung fue inventado en Francia durante el invierno de 1942-1943 por dos franceses: el ingeniero Émile Gagnan y Jacques Cousteau, que era teniente naval (en francés: lieutenant de vaisseau). Permitió a Cousteau y Gagnan filmar y explorar bajo el agua más fácilmente.
La invención revolucionó el buceo autónomo bajo el agua al proporcionar un sistema compacto y confiable capaz de un mayor rango de profundidad y resistencia que sus precursores, y fue un factor importante que influyó en el desarrollo del buceo recreativo después de la Segunda Guerra Mundial.
El regulador de demanda Aqua-Lung de manguera doble es la base de todos los reguladores de buceo modernos. Se utiliza un diafragma para controlar una válvula que entrega el gas respirable al buceador cuando lo requiere, a la presión ambiental del agua. Sin embargo, el diseño ha cambiado a un sistema de manguera única, donde la segunda etapa se separa de la primera etapa junto con la válvula de escape, ya que deben mantenerse a la misma profundidad y reposicionarse en la boca del buzo, eliminando la necesidad de la manguera de escape, y permitir el uso de una manguera más resistente y de menor calibre para el suministro de gas de presión intermedia a la válvula de segunda etapa en la boquilla, pero aumentando la carga en la mandíbula del buzo y liberando burbujas más cerca los ojos y los oídos.
Mecanismo
El Aqua-Lung es un sistema autónomo de demanda de circuito abierto, lo que significa que el gas respirable se proporciona a partir del almacenamiento de alta presión transportado por el buzo a pedido, cuando el buzo inhala y reduce la presión en la manguera de suministro, y el flujo se corta cuando no se requiere, y que una vez respirado, el gas exhalado se ventea al entorno. Los sistemas de buceo inventados antes del Aqua-Lung eran en su mayoría equipos de rebreather de circuito cerrado, en los que el gas respirable fluye a través de una manguera de presión ambiental hacia el buceador, y el gas exhalado se devuelve a través de un depurador que elimina el dióxido de carbono, a un depósito de contrapulmón. Se agrega algo de gas fresco para mantener el contenido de oxígeno y luego se hace circular nuevamente al buceador en un circuito cerrado. En los sistemas de flujo libre de circuito abierto, el aire se suministra a una tasa aproximadamente constante y el buzo usa solo una parte relativamente pequeña del gas que pasa.
El regulador Aqua-Lung original era una unidad de una sola etapa, empaquetada en una carcasa circular de latón montada en la válvula del cilindro detrás del cuello del buceador. El gas a alta presión fluye hacia el regulador desde la salida de la válvula del cilindro y es bloqueado por la válvula de demanda. Cuando el buzo consume gas a presión ambiental, la presión cae en la cámara de baja presión y el diafragma se deforma hacia adentro empujando contra el elevador de la válvula. Esto abre la válvula de alta presión permitiendo que el gas fluya más allá del asiento de la válvula hacia la cámara de baja presión. Cuando el buzo deja de inhalar, la presión en las cámaras de baja presión aumenta rápidamente hasta que el diafragma vuelve a su posición neutral y ya no presiona el elevador de la válvula, cerrando el flujo hasta que se toma la siguiente respiración. En un regulador de una sola etapa, la tasa de flujo a través del orificio de la válvula de demanda variará dependiendo de la presión del cilindro para el mismo tamaño de apertura, y la fuerza de apertura requerida variará dependiendo de la presión de entrada y el área del orificio, haciendo que la tasa de entrega varíe a medida que la cambia la presión en el cilindro. El caudal también se ve afectado por la presión aguas abajo, que varía con la profundidad, por lo que el esfuerzo de respiración puede variar considerablemente durante una inmersión, incluso sin tener en cuenta la actitud del buceador.
Los modelos posteriores incluían un regulador de primera etapa para proporcionar aire a la válvula de demanda a una presión más baja, compensada por la profundidad, lo que permitía un control más preciso y una mayor sensibilidad a las pequeñas diferencias de presión sobre el diafragma de la segunda etapa, pero menos sensibilidad a la variación de presión del cilindro durante la inmersión, ambas características deseables. Los mecanismos de válvula de la primera y segunda etapa del regulador están empacados en la carcasa circular de latón montada en la válvula del cilindro detrás del cuello del buzo. El gas a alta presión fluye hacia el regulador desde la salida de la válvula del cilindro y es bloqueado por la válvula de la primera etapa. La primera etapa reduce la presión del cilindro a una presión entre etapas, unas pocas barras constantes por encima de la presión ambiental, establecida por un resorte ajustable que precarga el diafragma. El gas respirable entre etapas luego se reduce a la presión ambiental en la segunda etapa.
El diafragma de la primera etapa es una cubierta flexible accionada por resorte para la cámara de presión entre etapas. Cuando el buzo consume gas de la segunda etapa, la presión cae en la cámara entre etapas y el diafragma se deforma hacia adentro empujando contra el levantaválvulas. Esto abre la válvula de alta presión permitiendo que el gas fluya más allá del asiento de la válvula hacia la cámara entre etapas. Cuando el buzo deja de inhalar, la presión en las cámaras de baja presión aumenta rápidamente hasta que el diafragma vuelve a su posición neutral y ya no presiona el elevador de la válvula, cerrando el flujo hasta que se toma la siguiente respiración.
La segunda etapa, o de válvula de demanda, mantiene el gas en la cámara entre etapas hasta que se abre por una reducción de la presión en la cámara de baja presión. Reduce la presión del suministro de aire entre etapas a casi la presión ambiental cuando el buzo inhala el aire en la cámara de baja presión y el diafragma de baja presión, más grande y más sensible, se desvía hacia adentro para empujar contra la palanca que opera la válvula de la segunda etapa. Cuando el buzo deja de inhalar, el flujo continúa solo hasta que la presión en la cámara de baja presión equilibra la presión del agua ambiental en el exterior del diafragma de baja presión.
Para evitar el flujo libre o una contrapresión de escape excesiva, la válvula de escape debe estar a la misma profundidad que el diafragma y el único lugar confiable para hacerlo es en la misma carcasa. El aire fluye a través de un par de mangueras de caucho corrugado de gran diámetro hacia y desde la boquilla. La manguera de suministro está conectada a un lado del cuerpo del regulador y suministra aire a la boquilla a través de una válvula de retención, y el aire exhalado se devuelve a la carcasa del regulador en el exterior del diafragma, también a través de una válvula de retención en el otro lado de la boquilla y a través de otra válvula de escape antirretorno en la caja del regulador. Las válvulas de retención instaladas en cada una de las mangueras de respiración donde se conectan a la boquilla evitan que el agua que entra en la boquilla pase a la manguera de inhalación y asegura que una vez que se sopla en la manguera de exhalación no puede fluir hacia atrás. Esto aumenta ligeramente la resistencia al flujo de aire y el trabajo de la respiración, pero hace que el regulador sea más fácil de limpiar, particularmente cuando el buzo no tiene suficiente aire en sus pulmones para despejarse con una exhalación aguda. Al rodar en la dirección correcta en posición horizontal, el agua atrapada fluirá por gravedad hacia la manguera de escape, y cuando la boquilla es menos profunda que el diafragma, el regulador tenderá a fluir libremente cuando salga de la boca, lo que también puede utilizarse para purgar la manguera de inhalación.
Idealmente, la presión suministrada es igual a la presión en reposo en los pulmones del buzo, ya que los pulmones humanos están adaptados para respirar. Con un regulador de manguera doble detrás del buzo al nivel del hombro, la presión entregada cambia con la orientación del buzo. si el buzo rueda sobre su espalda, la presión del aire liberado es mayor que en los pulmones. Los buzos aprendieron a restringir el flujo usando la lengua para cerrar la boquilla. Cuando la presión del cilindro estaba baja y el esfuerzo de demanda de aire aumentaba, un giro hacia el lado derecho facilitaba la respiración. Elevar la boquilla por encima del regulador aumenta la presión suministrada del gas en la boca y aumenta la resistencia de escape, y bajar la boquilla reduce la presión suministrada y aumenta la resistencia a la inhalación.
Invención y patente
Un regulador de respiración submarina anterior, conocido como regulateur, fue inventado en Francia en 1860 por Benoît Rouquayrol. Primero lo concibió como un dispositivo para ayudar a escapar de las minas inundadas. El regulador de Rouquayrol se adaptó al buceo en 1864, cuando Rouquayrol conoció al teniente de vaisseau Auguste Denayrouze. El aparato Rouquayrol-Denayrouze entró en producción y comercialización en masa el 28 de agosto de 1865, cuando el Ministro de Marina francés ordenó las primeras unidades.
Después de 1884, varias empresas y empresarios compraron o heredaron la patente y la produjeron hasta 1965. En 1942, durante la ocupación alemana de Francia, la patente estaba en manos de Bernard Piel Company (Établissements Bernard Piel). Uno de sus aparatos fue para Émile Gagnan, un ingeniero empleado por la empresa Air Liquide. Gagnan lo miniaturizó y adaptó a los generadores de gas en respuesta a la escasez de combustible, que fue consecuencia de la requisición alemana. El jefe de Gagnan, Henri Melchior, sabía que su yerno, Jacques-Yves Cousteau, estaba buscando un regulador de demanda automático para aumentar la resistencia útil del aparato de respiración submarina inventado por el comandante Yves le Prieur, por lo que presentó a Cousteau. a Gagnan en diciembre de 1942. Por iniciativa de Cousteau, el regulador Gagnan fue modificado para su uso en el buceo. Cousteau y Gagnan obtuvieron una patente unas semanas después, en 1943. Después de la guerra, en 1946, ambos hombres fundaron La Spirotechnique como una división de Air Liquide para producir en masa y vender su invención, esta vez bajo una nueva patente de 1945, y conocido como CG45 ("C" por Cousteau, "G" por Gagnan y "45" por 1945). Este mismo regulador CG45, producido durante más de diez años y comercializado en Francia a partir de 1946, fue el primero en llamarse "Aqua-Lung". En Francia, los términos scaphandre autonome ("conjunto de buceo autónomo"), scaphandre Cousteau-Gagnan ("conjunto de buceo Cousteau-Gagnan"), o CG45 eran lo suficientemente significativos para la comercialización, pero para vender su invento en países de habla inglesa, Cousteau necesitaba un nombre atractivo que siguiera los estándares del idioma inglés. Luego acuñó el nombre comercial Aqua-Lung.
A fines de la década de 1940 y principios de la de 1950, La Spirotechnique comenzó a exportar Aqua-Lung y arrendó su patente a empresas extranjeras como la británica Siebe Gorman. El equipo fue un gran éxito en comparación con el aparato Rouquayrol-Denayrouze, que estaba limitado porque la tecnología de la época solo podía producir tanques de aire comprimido que podían contener 30 atmósferas, lo que permitía inmersiones de solo 30 minutos a no más de diez metros de profundidad.. Antes de 1945, los buzos franceses preferían el traje de buceo estándar tradicional con casco de cobre y aire respirable suministrado desde la superficie. Cuando el Aqua-Lung estuvo disponible para uso comercial, los buzos de todo el mundo encontraron que el equipo Cousteau-Gagnan era más pequeño y más fácil de usar que el aparato Le Prieur o Rouquayrol-Denayrouze. El Aqua-Lung también se puede montar en tanques de aire más fuertes y confiables que soportan hasta 200 atmósferas, lo que permite extender la duración del buceo a más de una hora a profundidades significativas, incluido el tiempo necesario para las paradas de descompresión.
Los primeros Cousteau-Gagnan Aqua-Lungs (como el CG45 de 1945 o el Mistral de 1955) eran de buceo de circuito abierto con mangueras gemelas. Desde entonces, varios fabricantes han realizado configuraciones similares con diferentes detalles de diseño y número de cilindros. Al igual que el buceo de circuito abierto con reguladores de una sola manguera, consistían en uno o más cilindros de buceo de alta presión y un regulador de buceo (el Aqua-Lung) que suministraba al buzo gas respirable a presión ambiental a través de un válvula de demanda. Desde hace más de diez años, aparece en las películas Épaves (Naufragios, 1943) y Le Monde du silent (El mundo silencioso, 1956) el principal equipo de buceo utilizado por Cousteau y sus buzos era un Aqua-Lung montado en tres cilindros de buceo, uno de los cuales se usaba como reserva. El Aqua-Lung permitió a los buceadores pasar más tiempo bajo el agua y, junto con la invención de varias cámaras subacuáticas, filmar y explorar con mayor libertad.
Competencia
El Aqua-Lung no fue el primer aparato autónomo de respiración subacuática, pero fue el primero en ser muy popular. En 1934, René Commeinhes desarrolló un aparato de respiración para bomberos que fue adaptado para el buceo como el G.C. - 42, y patentado en abril de 1942 (nº 976590) por su hijo Georges en 1937, fue utilizado por la Armada francesa durante los primeros años de la Segunda Guerra Mundial. Era un sistema de circuito abierto alimentado por dos cilindros de 200 bares y utilizaba un regulador de una sola etapa para suministrar gas a una bolsa entre los dos cilindros montados en la parte posterior a una presión ligeramente superior a la ambiental. Luego, el gas se suministró al lado izquierdo de una máscara de cara completa mediante una manguera de goma corrugada y se extrajo directamente del lado derecho de la máscara.
No está claro quién inventó el primer regulador de manguera única. La invención fue motivada por un esfuerzo por eludir la patente de Aqua-Lung sobre el regulador de manguera doble, que implicaba el retorno de los gases de escape al regulador para reducir la presión diferencial y, por lo tanto, reducir la cantidad y variación de sobre o subpresión del gas respiratorio en los pulmones. El regulador de una sola manguera logra esto reubicando el diafragma sensor de presión de la segunda etapa en el punto de escape en la boquilla, en lugar de enrutar el escape de regreso al diafragma del regulador en el cilindro.
Un anuncio en Popular Mechanics de octubre de 1950 ofrecía un solo regulador de manguera a la venta por parte de Divers Supply en Wilmington, California. Aproximadamente al mismo tiempo que Divers Supply comenzó a vender el regulador Sport Diver, el australiano Ted Eldred diseñó un regulador de manguera única de dos etapas que comercializó en Australia como Porpoise. Prácticamente todos los reguladores de buceo de circuito abierto modernos utilizan el diseño de dos etapas de manguera única, aunque Aqualung comercializó un modelo Mistral modernizado de manguera doble en 2005 y 2006.
Problemas de marcas registradas
Aqualung, Aqua-Lung y Aqua Lung son marcas registradas de equipos de respiración para buceo. Ese nombre comercial fue originalmente propiedad en los Estados Unidos de una empresa conocida como U.S. Divers (ahora Aqua Lung America). El término estaba en uso antes de que René Bussoz, propietario de una tienda de artículos deportivos llamada René Sports en Los Ángeles, registrara la marca. Obtuvo un contrato con Air Liquide, la empresa matriz de Aqua Lung/La Spirotechnique, para importar el nuevo equipo de buceo a los Estados Unidos para venderlo en la costa del Pacífico (SPACO Inc. tenía el contrato para la costa del Atlántico). Bussoz cambió el nombre de su empresa a U.S. Divers y registró el nombre Aqua-Lung. Esto resultó ser un acierto, porque cuando la empresa francesa decidió no renovar su contrato de cinco años, nadie había oído hablar de su producto, pero todos estaban familiarizados con los nombres que había registrado. Bussoz vendió la empresa y los nombres comerciales por una buena ganancia y regresó a Francia. El nombre U.S. Divers sonaba muy oficial y muy estadounidense, pero era propiedad de un francés y lo vendió a una empresa francesa.
Air Liquide tenía la patente del "Aqualung" (también escrito como "Aqua-Lung" o "Aqua Lung") hasta que la patente expiró entre 1960 y 1963. El término "Aqualung", en la medida en que conocida, apareció impresa por primera vez en la página 3 del primer libro de Jacques-Yves Cousteau, The Silent World, en 1953. Uso público de la palabra "aqualung", y El interés público en los escafandra autónoma y el buceo se inició alrededor de 1953 en los condados de habla inglesa por un artículo de la revista National Geographical Society sobre la expedición arqueológica submarina de Cousteau a Grand Congloué. En Francia, el buceo con escafandra autónoma se popularizó con la película Épaves de Cousteau, mientras que su libro El mundo silencioso también ayudó significativamente.
Al igual que con otras marcas registradas, el término "aqualung" se convirtió en una marca comercial genérica en los países de habla inglesa como resultado del uso común por parte del público y en publicaciones, incluidos los manuales oficiales de buceo de BSAC. Presumiblemente, los abogados de Cousteau o Air Liquide podrían haber ralentizado o detenido esta generalización al tomar medidas inmediatas, pero esto parece no haberse hecho en Gran Bretaña, donde Siebe Gorman tenía los derechos británicos tanto del nombre comercial como de la patente.
En los Estados Unidos, el término aqualung fue popularizado por la popular serie de televisión Sea Hunt (1958), en la que aparecían Aqua-Lungs reales en los primeros episodios. Esta serie nunca dijo que un regulador de buceo podría llamarse de otra manera, o ser fabricado por otra persona, pero Voit Rubber Corporation proporcionó la mayor parte del equipo de buceo utilizado en la serie y proporcionó a Mike Nelson, el personaje principal. La palabra "escafandra autónoma" se usaba comúnmente en discursos y publicaciones como un término para un aparato de respiración controlado por válvula de demanda de circuito abierto (incluso después de que expiró la patente de Air Liquide y otros fabricantes comenzaron a fabricar equipos idénticos), ocasionalmente también para rebreathers, y en usos figurativos (como "la escafandra autónoma de burbujas de aire de la araña de agua"). La palabra ingresó al idioma ruso como el sustantivo genérico акваланг ("akvalang"). Esa palabra se tomó en lituano como el sustantivo genérico "akvalangas"; "langas" pasa a ser lituano para "ventana", dando un significado literal "ventana acuática".
En los Estados Unidos, U.S. Divers logró mantener "Aqualung" como marca comercial. El acrónimo "SCUBA", o "Aparato de respiración subacuático autónomo", se originó en la Marina de los Estados Unidos, donde se refería a un rebreather de oxígeno del hombre rana diseñado por Christian J. Lambertsen. SCUBA se convirtió en el término genérico para cualquier tipo de equipo autónomo de respiración para buceo, y pronto el acrónimo SCUBA se convirtió en un sustantivo común: "scuba" – todo en minúsculas. "Buceo" fue una marca comercial durante un tiempo, utilizada por Healthways, ahora conocida como Scubapro, uno de los competidores de U.S. Divers.
En Gran Bretaña, Siebe Gorman (quien tenía los derechos del nombre comercial "Aqualung") no hizo ningún intento serio de controlar el uso de la palabra, y "aqualung" siguió siendo una palabra genérica pública común para ese tipo de aparato, incluso en las publicaciones oficiales del British Sub-Aqua Club, durante muchos años.
Aqua Lung America, el nombre actual de U.S. Divers Company, ahora fabrica rebreathers cuyos nombres comerciales o descripciones de catálogo incluyen la palabra "Aqualung". Aqua Lung America utiliza ahora el nombre U.S. Divers como marca comercial para su línea de equipos de esnórquel.