Trimix (respiración de gas)

Etiquetas del cilindro de buceo Trimix

Código de color del hombro del cilindro IMCA Trimix

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Trimix es un gas respirable compuesto por oxígeno, helio y nitrógeno y se utiliza en el buceo comercial profundo, durante la fase profunda de las inmersiones realizadas con técnicas de buceo técnico y en el buceo recreativo avanzado.

El helio se incluye como sustituto de parte del nitrógeno, para reducir el efecto narcótico del gas respirable en profundidad. Con una mezcla de tres gases es posible crear mezclas adecuadas para diferentes profundidades o propósitos ajustando las proporciones de cada gas. El contenido de oxígeno se puede optimizar para la profundidad a fin de limitar el riesgo de toxicidad, y el componente inerte se puede equilibrar entre nitrógeno (que es barato pero narcótico) y helio (que no es narcótico y reduce el trabajo respiratorio, pero es más caro y aumenta la pérdida de calor).).

La mezcla de helio y oxígeno con un contenido de nitrógeno del 0% se conoce generalmente como heliox. Esto se usa con frecuencia como gas respirable en operaciones de buceo comercial profundo, donde a menudo se recicla para ahorrar el costoso componente de helio. El análisis de gases de dos componentes es mucho más simple que el de los gases de tres componentes.

Función del helio

La razón principal para agregar helio a la mezcla de respiración es reducir las proporciones de nitrógeno y oxígeno por debajo de las del aire, para permitir que la mezcla de gases se respire de manera segura en inmersiones profundas. Se requiere una menor proporción de nitrógeno para reducir la narcosis por nitrógeno y otros efectos fisiológicos del gas en profundidad. El helio tiene muy poco efecto narcótico. Una menor proporción de oxígeno reduce el riesgo de toxicidad por oxígeno en inmersiones profundas.

La menor densidad del helio reduce la resistencia a la respiración en profundidad. El trabajo respiratorio puede limitar el uso de mezclas de gases respirables en aparatos de respiración subacuáticos, ya que al aumentar la profundidad se puede llegar a un punto en el que el trabajo respiratorio supere el esfuerzo disponible del buceador. Más allá de este punto, la acumulación de dióxido de carbono eventualmente dará como resultado una hipercapnia severa y debilitante que, si no se corrige rápidamente, hará que el buzo intente respirar más rápido, lo que exacerbará el trabajo respiratorio, lo que conducirá a la pérdida del conocimiento y a un alto riesgo. de ahogamiento

Debido a su bajo peso molecular, el helio entra y sale de los tejidos por difusión más rápidamente que el nitrógeno a medida que aumenta o reduce la presión (esto se denomina activación y liberación de gases). Debido a su menor solubilidad, el helio no carga los tejidos con tanta fuerza como el nitrógeno, pero al mismo tiempo los tejidos no pueden soportar una cantidad tan alta de helio cuando están supersaturados. En efecto, el helio es un gas más rápido para saturar y desaturar, lo que es una clara ventaja en el buceo de saturación, pero menos en el buceo de rebote, donde la mayor tasa de liberación de gases se ve contrarrestada en gran medida por la tasa equivalentemente mayor de activación de gases.

Algunos buzos sufren de artralgia por compresión durante el descenso profundo, y se ha demostrado que trimix ayuda a evitar o retrasar los síntomas de la artralgia por compresión.

Desventajas del helio

El helio conduce el calor seis veces más rápido que el aire, por lo que los buzos que respiran helio suelen llevar un suministro separado de un gas diferente para inflar los trajes secos. Esto es para evitar el riesgo de hipotermia causado por el uso de helio como gas de inflado. El argón, transportado en un pequeño tanque separado conectado únicamente al inflador del traje seco, es preferible al aire, ya que el aire conduce el calor un 50 % más rápido que el argón. Los trajes secos (si se usan junto con un compensador de flotabilidad) aún requieren un mínimo de inflado para evitar "apretar", es decir, daño a la piel causado por pellizcos por los pliegues apretados del traje seco.

El helio se disuelve en los tejidos (esto se denomina gasificación) más rápidamente que el nitrógeno a medida que aumenta la presión ambiental. Una consecuencia de la mayor carga en algunos tejidos es que muchos algoritmos de descompresión requieren paradas de descompresión más profundas que una inmersión con exposición a presión similar usando aire, y es más probable que el helio se salga de la solución y provoque la enfermedad por descompresión después de un ascenso rápido.

Además de las desventajas fisiológicas, el uso de trimix también tiene desventajas económicas y logísticas. El precio del helio aumentó más del 51 % entre los años 2000 y 2011. Este aumento de precio afecta más a los buceadores de circuito abierto que a los de circuito cerrado debido al mayor volumen de helio consumido en una inmersión típica con trimix. Además, como los llenados de trimix requieren un equipo de análisis más costoso que los llenados de aire y nitrox, hay menos estaciones de llenado de trimix. La relativa escasez de estaciones de servicio de trimix puede requerir hacer un gran esfuerzo para obtener la mezcla necesaria para una inmersión profunda que requiere el gas.

Ventajas de controlar la fracción de oxígeno

Reducir el contenido de oxígeno de una mezcla de gases respirables aumenta la profundidad operativa máxima y la duración de la inmersión antes de que la toxicidad del oxígeno se convierta en un factor limitante. La mayoría de los buzos trimix limitan su presión parcial de oxígeno de trabajo [PO₂] a 1,4 bar y pueden reducir la P_O2 aún más a 1,3 bar o 1,2 barra dependiendo de la profundidad, la duración y el tipo de sistema de respiración utilizado. Varias agencias de certificación de buceo recreativo y técnico recomiendan una presión parcial de oxígeno máxima de 1,4 bar para los sectores activos de la inmersión y de 1,6 bar para las paradas de descompresión para circuito abierto, y 1,2 bar o 1,3 bar como máximo para los sectores activos de una inmersión. bucear en un rebreather de circuito cerrado. El aumento de la fracción de oxígeno en un trimix que se utilizará como gas de descompresión puede acelerar la descompresión con un menor riesgo de complicaciones de contradifusión isobárica.

Ventajas de mantener algo de nitrógeno en la mezcla

La retención de nitrógeno en trimix puede contribuir a la prevención del síndrome nervioso de alta presión, un problema que puede ocurrir al respirar heliox a profundidades superiores a los 130 metros (430 pies). El nitrógeno también es mucho menos costoso que el helio.

Convenciones de nomenclatura

El término trimix implica que el gas tiene tres componentes funcionales, que son helio, nitrógeno y oxígeno. Dado que el nitrógeno y todo o parte del oxígeno generalmente provienen del aire, los otros componentes del aire atmosférico ordinario generalmente se ignoran. Convencionalmente, la composición de una mezcla se especifica por su porcentaje de oxígeno, porcentaje de helio y, opcionalmente, el porcentaje de equilibrio, nitrógeno, en ese orden. Por ejemplo, una mezcla llamada "trimix 10/70" o trimix 10/70/20, que consta de 10 % de oxígeno, 70 % de helio, 20 % de nitrógeno, es adecuado para una inmersión de 100 metros (330 pies). El trimix hiperóxico a veces se denomina Helitrox, TriOx o HOTx (High Oxygen Trimix) con la "x" en HOTx que representa la fracción de helio de la mezcla como porcentaje.

El término básico Trimix, modificado según corresponda con los términos hipóxico, normóxico e hiperóxico, y las formas habituales para indicar la fracción de gas constituyente, es suficiente para describir cualquier relación posible de gases, pero la Asociación Nacional de Instructores Subacuáticos (NAUI) utiliza el término "helitrox" para Trimix hiperóxico 26/17, es decir, 26 % de oxígeno, 17 % de helio, 57 % de nitrógeno. Helitrox requiere paradas de descompresión similares a Nitrox-I (EAN32) y tiene una profundidad operativa máxima de 44 metros (144 pies), donde tiene una profundidad de narcóticos equivalente de 35 metros (115 pies). Esto permite bucear en todo el rango recreativo habitual, al tiempo que disminuye la obligación de descompresión y los efectos narcóticos en comparación con el aire. GUE y UTD también promueven el trimix hiperóxico para este rango de profundidad, pero prefieren el término "TriOx".

Aplicaciones

En el buceo de circuito abierto, se utilizan comúnmente dos clases de trimix: trimix normóxico, con un PO₂ mínimo en la superficie de 0,18 e hipóxico< /i> trimix: con un PO₂ inferior a 0,18 en la superficie. Una mezcla normóxica como "19/30" se utiliza en el rango de profundidad de 30 a 60 m (100 a 200 pies); una mezcla hipóxica como "10/50" se utiliza para inmersiones más profundas, solo como gas de fondo, y no se puede respirar de forma segura a poca profundidad donde la PO₂ es inferior a 0,18 bar.

En los rebreathers de circuito completamente cerrado que usan diluyentes trimix, la mezcla en el circuito de respiración puede ser hiperoxica (es decir, más oxígeno que en el aire, como en el aire enriquecido con nitrox) en aguas poco profundas, porque el rebreather automáticamente agrega oxígeno para mantener una presión parcial específica de oxígeno. El trimix hiperóxico también se usa a veces en el buceo de circuito abierto, para reducir las obligaciones de descompresión.

Combinar

Equipo de mezcla de gas de presión parcial para buceo

Analizador de gas mezclando oxígeno y helio

La mezcla de gases de trimix generalmente implica mezclar helio y oxígeno con aire en las proporciones y la presión deseadas. Dos métodos son de uso común:

La mezcla de presión parcial se realiza decantando oxígeno y helio en el cilindro de buceo y luego rellenando la mezcla con aire de un compresor de aire de buceo. Para garantizar una mezcla precisa, después de cada transferencia de helio y oxígeno, la mezcla se deja enfriar, se mide su presión y se decanta más gas hasta alcanzar la presión correcta. Este proceso a menudo lleva horas y, a veces, se extiende durante días en estaciones de mezcla ocupadas. Se pueden hacer correcciones por el efecto de la temperatura, pero esto requiere un control preciso de la temperatura de la mezcla dentro del cilindro, que generalmente no está disponible.

Un segundo método llamado 'mezcla continua' se hace mezclando oxígeno y helio en el aire de admisión de un compresor. El oxígeno y el helio se alimentan a los tubos de mezcla en la corriente de aire de admisión utilizando medidores de flujo o análisis del contenido de oxígeno después de la adición de oxígeno y antes y después de la adición de helio, y los flujos de oxígeno y helio se ajustan en consecuencia. En el lado de alta presión del compresor, se usa un regulador u orificio de purga para reducir la presión de un flujo de muestra y se analiza el trimix (preferiblemente tanto para helio como para oxígeno) para que se pueda realizar el ajuste fino de los flujos de gas de admisión. La ventaja de un sistema de este tipo es que la presión del tanque de entrega de helio no necesita ser tan alta como la que se usa en el método de mezcla de presión parcial y el gas residual se puede 'recargar' para mezclar mejor después de la inmersión. Esto es importante principalmente debido al alto costo del helio. Los inconvenientes pueden ser que el alto calor de compresión del helio da como resultado el sobrecalentamiento del compresor, especialmente en climas cálidos. La temperatura del trimix que ingresa al analizador debe mantenerse constante para lograr la mejor confiabilidad del análisis, y el analizador debe calibrarse a temperatura ambiente antes de su uso. El tubo de mezcla es un dispositivo muy simple, y se pueden hacer versiones de bricolaje de las unidades de mezcla continua por un costo relativamente bajo en comparación con el costo de los analizadores y el compresor.

Elección de la composición de la mezcla

La proporción de gases en una mezcla particular se elige para brindar una profundidad operativa máxima segura y una profundidad narcótica equivalente cómoda para la inmersión planeada. Generalmente se acepta que los límites seguros para la mezcla de gases en trimix son una presión parcial máxima de oxígeno (PO₂—consulte la ley de Dalton) de 1,0 a 1,6 bar y una profundidad de narcótico equivalente máxima de 30 a 50 m (100 a 160 pies). A 100 m (330 pies), "12/52" tiene una PO₂ de 1,3 bar y una profundidad de narcótico equivalente de 43 m (141 pies).

"Estándar" mezclas

Aunque, en teoría, trimix se puede mezclar con casi cualquier combinación de helio y oxígeno, una serie de "estándar" las mezclas han evolucionado (como 21/35, 18/45 y 15/55; consulte Convenciones de nomenclatura). La mayoría de estas mezclas se originaron al decantar una determinada presión de helio en un cilindro vacío y luego completar la mezcla con un 32 % de nitrox. El "estándar" Las mezclas evolucionaron debido a tres factores coincidentes: el deseo de mantener la profundidad de narcótico equivalente (END) de la mezcla en aproximadamente 34 metros (112 pies), el requisito de mantener la presión parcial de oxígeno en 1,4 ATA o menos en el punto más profundo de la inmersión, y el hecho de que muchas tiendas de buceo almacenan nitrox estándar al 32 % en bancos, lo que simplifica la mezcla. El uso de mezclas estándar hace que sea relativamente fácil rellenar las botellas de buceo después de una inmersión con mezcla residual: solo se necesita helio y nitrox acumulado para rellenar el gas residual del último llenado.

El método de mezclar una mezcla de nitrox conocida con helio permite el análisis de las fracciones de cada gas usando solo un analizador de oxígeno, ya que la proporción de la fracción de oxígeno en la mezcla final a la fracción de oxígeno en el nitrox inicial da la fracción de nitrox en la mezcla final, por lo que las fracciones de los tres componentes se calculan fácilmente. Se puede demostrar que el FIN de una mezcla de nitrox-helio en su máxima profundidad operativa (MOD) es igual al MOD del nitrox solo.

Heliair

Heliair es un gas respirable que consiste en una mezcla de oxígeno, nitrógeno y helio y se utiliza a menudo durante la fase profunda de las inmersiones realizadas con técnicas de buceo técnico. Este término, utilizado por primera vez por Sheck Exley, es utilizado principalmente por Technical Diving International (TDI).

Se mezcla fácilmente a partir de helio y aire, por lo que tiene una proporción fija de oxígeno a nitrógeno de 21:79 y el resto consiste en una cantidad variable de helio. A veces se lo denomina "trimix de los pobres", porque es mucho más fácil de mezclar que las mezclas de trimix con contenido variable de oxígeno, ya que todo lo que se requiere es insertar la presión parcial de helio necesaria., y luego rellene con aire de un compresor convencional. El paso más complicado (y peligroso) de agregar oxígeno puro a la presión requerida para mezclar trimix está ausente cuando se mezcla heliair.

Las mezclas Heliair son similares a las mezclas Trimix estándar hechas con helio y Nitrox 32, pero con un END más profundo en MOD. Heliair siempre tendrá menos del 21% de oxígeno, y será hipóxico (menos del 17% de oxígeno) para mezclas con más del 20% de helio.

Historia como gas de buceo

• 1919: El profesor Elihu Thomson especula que el helio podría utilizarse en lugar del nitrógeno para reducir la resistencia a la respiración a gran profundidad. Heliox se utilizó con mesas de aire que dieron lugar a una alta incidencia de enfermedad de descompresión, por lo que se suspendió el uso de helio.
• 1924: La Armada de Estados Unidos comienza a examinar el uso potencial del helio y a mediados de los años 20 los animales de laboratorio fueron expuestos a inmersiones de cámara experimentales utilizando heliox. Pronto, sujetos humanos respirando heliox 20/80 (20% de oxígeno, 80% de helio) habían sido descomprimidos con éxito de inmersiones profundas.
• 1937: Se realizan varias inmersiones de prueba con mezclas de helio, incluyendo el buceo de salvamento Max "Gene" de buceo a 127 metros.
• 1939: US Navy utiliza heliox en la operación de rescate USS Squalus. El uso de heliox, junto con la ausencia de decremento en la coordinación y función cognitiva en los buzos de salvamento, confirma la teoría de Behnke de narcosis de nitrógeno.
• 1965: El trabajo de Nic Flemming para estudiar cintas de arena en el Canal Inglés se convierte en el primero en comparar el rendimiento de buceo mientras respira aire y heliox en el agua abierta.
• 1963: Primeras inmersiones de saturación utilizando trimix como parte del Proyecto Génesis.
• 1970: Hal Watts recupera dos cuerpos en Mystery Sink (126 m).
• 1979: Un equipo de investigación encabezado por Peter B. Bennett en el Centro Médico de Duke University Hyperbaric Laboratory comienza la "Atlantis Dive Series" que demuestra los mecanismos detrás del uso de trimix para prevenir los síntomas del síndrome de Nervous de alta presión.
• 1983: Cave diver Jochen Hasenmayer utiliza heliox a una profundidad de 212 metros. La profundidad es repetida posteriormente por Sheck Exley en 1987.
• 1987: Primer uso masivo de trimix y heliox: Proyecto Wakulla Springs. Exley enseña buzos no comerciales en relación con el uso de trimix en el buceo cavernícola.
• 1991: Billy Deans comienza la enseñanza de buceo trimix para el buceo recreativo. Tom Mount desarrolla los primeros estándares de entrenamiento trimix (IANTD). El uso de trimix se extiende rápidamente a la comunidad de buceo de naufragios norteamericanos.
• 1992: La Administración Nacional Oceanográfica y Atmosférica (NOAA) desarrolla "Monitor Mix" para bucear al USS Monitor. Esta mezcla se convirtió en NOAA Trimix I, con tablas de descompresión diseñadas por Bill Hamilton publicadas en el Manual de buceo NOAA.
• 1992: NOAA obtiene capacitación de Key West Divers para realizar las primeras inmersiones de trimix patrocinadas por NOAA en el destrozo del USS Monitor de Cape Hatteras, NC.
• 1994: El equipo combinado del Reino Unido/Estados Unidos, incluidos los buzos de naufragio John Chatterton y Gary Gentile, completa con éxito una serie de inmersiones de naufragio en el RMS Lusitania expedición a una profundidad de 100 metros utilizando trimix.
• 1994: Sheck Exley y Jim Bowden utilizan "heliair" en Zacaton en el primer intento de hacer una inmersión de buceo de circuito abierto a 1000 pies. Exley, en ese momento sosteniendo el récord mundial para una inmersión de 881 pies, pasa y muere alrededor de 900 pies; Bowden aborta a 925 pies y sobrevive a pesar de varios obstáculos que amenazan la vida.
• 2001: El Libro Guinness de los registros reconoce a John Bennett como el primer buceador de buceo a 300 metros (1,000 pies), utilizando trimix.
• 2005: David Shaw establece un registro de profundidad para usar un trimix rebreather, y muere mientras repite la inmersión para intentar recuperar el cuerpo de otro buzo.
• 2015: La Marina de los Estados Unidos La unidad muestra que las inmersiones de rebote usando trimix no son más eficientes de descompresión que las inmersiones en heliox.

Formación y certificación

CMAS-ISA Tarjeta de certificación Normoxic Trimix diver

Las agencias de certificación y capacitación de buzos técnicos pueden diferenciar entre los niveles de calificaciones de buceo trimix. La distinción habitual es entre trimix normóxico y trimix hipóxico, a veces también llamado trimix completo. La distinción básica es que para el buceo con trimix hipóxico, el buceo no puede iniciarse con la mezcla de fondo, y los procedimientos para el uso de una mezcla de viaje para la primera parte del descenso, y el cambio de gas durante el descenso para evitar la toxicidad del oxígeno se añaden a las habilidades requeridas. La descompresión más prolongada utilizando una mayor variedad de mezclas también puede complicar los procedimientos. En el buceo con rebreather de circuito cerrado, el uso de un diluyente hipóxico evita que el buzo realice un lavado con diluyente a poca profundidad mientras respira del circuito, de modo que sigue siendo posible en la profundidad máxima del buceo, donde puede ser más crítico.