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3 Pure Tech Agency Modulo 1 GAS BLENDING Manuale di tecniche di miscelazione dei gas ad uso respiratorio per l'attività subacquea sportiva Blending & Mixing 3

4 Modulo 1 Autore: BLENDING Giorgio Amadei Fotografie e disegni: Giorgio Amadei, laddove non diversamente specificato; Ringraziamenti: Graziano Frigeni, per avermi messo a disposizione le sue esperienze di navigato imprenditore di gas tecnici e subacqueo tecnico; Marina Amadei, per avermi tenuto sveglio le notti tra un ruttino e una poppata, la notte porta consiglio; Bianca Amadei, per aver dormito beatamente tutte le notti nella stanza accanto; Francesca Bertoli, per la pazienza e la grammatica A cura del PUBLISHING OFFICE PTA Prima Edizione 11 dicembre 2009 Copyright 2010 Pure Tech Agency Via Torino, Gallarate (VA) - 4 Blending & Mixing

5 LEGENDA Leggendo il manuale noterai delle caselle contrassegnate da simboli, esse ti forniranno preziosi consigli ed informazioni per meglio comprendere la materia di studio. Modulo 1 ATTENZIONE FERMATI E RIFLETTI identifica un informazione basilare per la tua sicurezza sottolinea e rimarca un concetto chiave RICORDA focalizza la tua attenzione su un concetto IDEA esprime un consiglio dettato dall esperienza ESEMPIO contraddistingue un esercizio, un esempio pratico NOTA fornisce un informazione generale o di approfondimento Blending & Mixing 5

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7 INTRODUZIONE Premessa Introduzione Scopo del manuale Significato di Gas Blending: Ruolo e Responsabilità dell Operatore di Sistemi di Miscelazione Definizione di sistema MODULO 1 - I gas Respirabili per l attività subacquea 1.1 Informazioni Generali 1.2 L aria 1.3 L ossigeno 1.4 I gas inerti 1.5 Miscele Binarie 1.6 Miscele ternarie 1.7 I gas pericolosi MODULO 2 - Effetti e reazioni dell ossigeno con i sistemi di miscelazione e significato di servizio ad ossigeno 2.1 Informazioni Generali 2.2 Ossidazione e combustione 2.3 Ossigeno compatibilità 2.4 Pulizia ad Ossigeno 2.5 Servizio ad ossigeno 2.6 L ambiente di lavoro e operativo 2.7 Agenti contaminanti 2.8 Fonti di innesco 2.9 Miscele iperossigenate 2.10 Le operazioni di pulizia a ossigeno e verifica 2.11 Agenti sgrassanti 2.12 Pulizia per mezzo di apparecchio pulitore ad ultrasuoni 2.13 Fasi della pulizia ad ossigeno e verifica 2.14 Pulizia di tubazioni e fruste 2.15 Pulizia delle bombole da immersione, delle rubinetterie e degli erogatori 2.16 Schedatura degli interventi ed etichettatura dell'attrezzatura MODULO 3 - Teoria per le pratica della miscelazione 3.1 Informazioni generali 3.2 Massa, volume, temperatura e pressione 3.3 Gas ideali e gas reali 3.4 La legge di Avogadro ed il concetto di mole 3.5 La legge dei gas perfetti 3.6 La legge di Boyle e Mariotte 3.7 La legge di Charles 3.8 Trasformazione adiabatica o calore di compressione 3.9 La Legge di Dalton 3.10 Il concetto di frazione di un gas 3.11 I gas reali e la Legge di Van Der Waals 3.12 Grado di precisione nella preparazione delle miscele - I software 3.13 Conclusioni MODULO 4 - Caratteristiche dell'aria per miscelazione e metodi di miscelazione 4.1 Informazioni generali 4.2 Caratteristiche dell'aria grado di purezza Blending & Mixing 7 Modulo 1

8 Modulo Miscelazione per pressioni parziali 4.4 Miscelazione a peso 4.5 Metodi di miscelazione automatici 4.6 Miscelazione a membrana permeabile 4.7 Miscelazione a flusso continuo MODULO 5 - Apparecchiature per la miscelazione 5.1 Informazioni Generali 5.2 La direttiva PED 5.3 Compressore 5.4 Bombole di stoccaggio 5.5 Banco - Bombole di stoccaggio collegate 5.6 Rampa 5.7 Pannello manuale di miscelazione per pressioni parziali 5.8 Booster 5.9 Fruste e tubazioni 5.10 Valvole 5.11 Tubo miscelatore 5.12 Analizzatori 5.13 Manometri 5.14 Filtri 5.15 La logistica della stazione 5.16 Progettare la stazione MODULO 6 - Pratica della miscelazione 6.1 Considerazioni generali 6.2 Miscelazione per pressioni parziali 6.3 Considerazioni sulla velocità di trasferimento dei gas 6.4 Approvvigionamento dei gas 6.5 Matematica e miscelazione 6.6 Formule per miscele binarie 6.7 Formule per miscele ternarie 6.8 Heliair 6.9 HelEan 6.10 Verifica delle miscele 6.11 Verifica delle miscele HelEan 6.12 Considerazione sugli errori 6.13 Applicazioni di una correzione su una miscela 6.14 L'etichettatura delle bombole 6.15 Il registro di consegna MODULO 7 - La stazione di ricarica e miscelazione 7.1 Considerazioni generali 7.2 Il luogo di lavoro: normativa di riferimento e interlocutori privilegiati 7.3 L'operatore e la stazione: quale normativa di riferimento? 7.4 La questione della sicurezza 7.5 Incendio 7.6 Sommario delle raccomandazioni 7.7. Trasporto delle bombole su mezzi non dedicati APPENDICE 8 Tabelle per miscelazione a peso Bibliografia e sitografia Blending & Mixing

9 Premessa Questo saggio è un manuale e come tale costituisce l ausilio didattico per eccellenza del corso Gas Blending PTA. Con tutto ciò questo manuale non sostituisce il corso completo, e non può quindi essere considerato in alcun modo una fonte di apprendimento autonoma e sufficiente. Introduzione Quello che rende l'attività subacquea sportiva tecnica una disciplina assolutamente particolare, è la necessità di programmare e preparare con accuratezza le miscele respiratorie. Decidere cosa respirare è una prerogativa sconosciuta alla maggior parte delle discipline sportive; la subacquea tecnica, invece, ci pone nelle condizioni per le quali è necessario decidere la composizione del primo nutrimento. Sappiamo che è possibile astenersi dall'alimentarsi per molti giorni, mentre non possiamo evitare di respirare per un tempo misurabile in poche decine di secondi. Questo ci conduce a riflettere su quanto ogni singolo respiro, in ambiente subacqueo, non sia mai un atto casuale, ma premeditato, programmato e controllato. Gli istanti di separazione tra un respiro e l'altro sono l'attimo fuggente del piacere dell'immersione, tuttavia possono trasformarsi in una situazione estrema e spesso irreparabile se la preparazione e la gestione di ciò che viene respirato non viene eseguita con la dovuta competenza e meticolosità. Modulo 1 Il livello di complessità raggiunto da questo manuale rappresenta un punto di equilibrio tra necessità di addestramento e capacità di apprendimento. Questo equilibrio non è statico, ma dinamico, prosegue nel tempo e non può certo ritenersi concluso con la fine di questo manuale. Molte nozioni si imparano sul campo, altre si apprendono solamente sotto la guida di uno specialista, fornitore o installatore di uno specifico apparecchio o sistema. Il pericolo è sempre in agguato quando si tratta di miscelare gas ad alta pressione e non bisogna mai dare nulla per scontato. Scopo del manuale Questo manuale si rivolge ai futuri Operatori di Sistemi di Miscelazione (OSM), ed offre le conoscenze di base per essere in grado di allestire una stazione di miscelazione e carica di gas respirabili per l'attività subacquea sportiva. I contenuti di questo manuale non riguardano in alcun modo gli argomenti correlati agli impianti di miscelazione professionale o industriale: questi sono ben più complessi ed esulano dallo scopo di questo manuale. Ogni dispositivo e macchinario facente parte di un sistema di miscelazione richiede ed è corredato da una manualistica dedicata e specifica, contenente dati e prescrizioni ai quali l allievo e futuro operatore deve attenersi in modo molto preciso. In ragione di una costante evoluzione dei sistemi e delle procedure il futuro operatore non può esimersi dal mantenersi costantemente aggiornato sulle procedure e sulle normative di riferimento. Significato di Gas Blending Ruolo, responsabilità e collocazione professionale dell'operatore Questo corso intende fornire le conoscenze di base per la formazione di Operatori di Sistemi di Miscelazione (OSM o Blender), professionisti in grado di: Gestire le operazioni di una stazione di miscelazione e carica di gas per l'attività subacquea sportiva Gestire una ragionata scelta e collocazione delle apparecchiature necessarie; Blending & Mixing 9

10 Modulo 1 Eseguire i calcoli per la preparazione delle miscele; Produrre e distribuire le miscele in modo sicuro ai subacquei; Verificare e controllare le miscele prodotte; Saper ricondurre le proprie azioni ad una normativa di riferimento; GARANTIRE L'ACCURATEZZA DELLE MISCELE E LA SICUREZZA DELLA STAZIONE L'Operatore è l'unico incaricato a produrre le miscele di gas e soprattutto a certificare l'esatto contenuto di una bombola. La necessità di poter affidare la gestione delle stazioni di ricarica a personale qualificato, in prospettiva di una sempre maggior diffusione di centri di immersioni tecnica e punti vendita specializzati, renderà la figura dell'osm sempre più richiesta. L'OSM è un professionista nel suo ambito specifico, è colui che deve possedere una visione globale ed una preparazione multidisciplinare, in grado di stabilire le priorità delle operazioni, garantire la sicurezza e soprattutto riconoscere quando un evento specifico richieda il contributo di uno specialista esterno. Fornire gas idonei alla respirazione in ambiente subacqueo è un lavoro di responsabilità che ha anche implicazioni giuridiche. Definizione di SISTEMA Nel testo si troverà spesso il termine sistema. Esso definisce l'unione di due o più attrezzature per costituire un tutto integrato. Le attrezzature sono: i recipienti, le tubazioni, gli accessori di sicurezza, gli accessori a pressione, i costituenti di un qualunque congegno, i dispositivi aventi una specifica funzione e le apparecchiature che richiedono l'uso di una qualche forma di energia. Qualunque oggetto sui cui opera l'osm è definibile come sistema. 10 Blending & Mixing

11 Indice Premessa 9 Introduzione 9 Scopo del manuale 9 Significato di Gas Blending 9 Ruolo, responsabilità e collocazione professionale dell'operatore 9 Definizione di SISTEMA 10 Modulo 1 MODULO 1 13 I gas respirabili per l'attività subacquea 13 Obbiettivi Informazioni Generali L'aria L'ossigeno I gas Inerti Miscele Binarie (argox, nitrox ed eliox) Miscele ternarie (trimix ed heliair) I gas pericolosi 16 MODULO 2 19 Effetti e reazioni dell ossigeno con i sistemi di miscelazione e significato di servizio ad ossigeno 19 Obbiettivi Informazioni Generali Ossidazione e combustione Ossigeno compatibilità Pulizia ad ossigeno Servizio ad ossigeno L ambiente di lavoro Agenti contaminanti Trucioli (Burrs) Fonti di innesco Miscele iperossigenate Le operazioni di pulizia a ossigeno e loro verifica Agenti sgrassanti Pulizia per mezzo di apparecchio pulitore ad ultrasuoni Fasi della pulizia ad ossigeno e verifica Pulizia di tubazioni e fruste Pulizia delle bombole da immersione, delle rubinetterie e degli erogatori Schedatura degli interventi di manutenzione ed etichettatura dell'attrezzatura 39 MODULO 3 41 Teoria per la pratica della miscelazione Informazioni Generali Massa, volume, temperatura e pressione Gas ideali e gas reali La Legge di Avogadro ed il concetto di mole La legge dei gas perfetti la Legge di Boyle e Mariotte La legge di Charles Trasformazione adiabatica o calore di compressione La Legge di Dalton Il concetto di frazione di un gas I gas reali e la Legge di Van Der Waals Grado di precisione nella preparazione delle miscele - I software Conclusioni 53 Blending & Mixing 11

12 Modulo 1 MODULO 4 55 Caratteristiche dell'aria per miscelazioni e metodi di miscelazione Informazioni generali Caratteristiche dell'aria per miscelazioni grado di purezza Miscelazione per pressioni parziali Miscelazione a peso Metodi di miscelazione automatici Miscelazione a membrana permeabile Miscelazione a flusso continuo 61 MODULO 5 63 Apparecchiature per la miscelazione 63 Obbiettivi Informazioni Generali La direttiva PED Compressore Bombole di stoccaggio Banco - Bombole di stoccaggio collegate Rampa Pannello manuale di miscelazione per pressioni parziali Booster Fruste e tubazioni Valvole Tubo miscelatore Analizzatori Manometri Filtri La logistica della stazione Progettare la stazione 81 MODULO 6 85 Pratica della miscelazione Considerazioni generali Miscelazione per pressioni parziali Considerazioni sulla velocità di trasferimento dei gas Approvvigionamento dei gas Matematica e miscelazione Formule per miscele binarie Formule per miscele ternarie Heliair Helean Verifica delle miscele Verifica delle miscele HelEan Considerazioni sugli errori Applicazione di una correzione su una miscela L'etichettatura delle bombole Il registro di consegna 101 MODULO La stazione di ricarica e miscelazione Considerazioni generali Il luogo di lavoro: normativa di riferimento e interlocutori privilegiati L'operatore e la stazione: quale normativa di riferimento? La questione della sicurezza Incendio Sommario delle raccomandazioni Trasporto delle bombole su mezzi non dedicati 110 APPENDICE 113 Tabelle per miscelazione a peso 113 Bibliografia 114 Sitografia Blending & Mixing

13 MODULO 1 I GAS RESPIRABILI PER L'ATTIVITÀ SUBACQUEA Obbiettivi Al termine di questo modulo saremo in grado di: Modulo 1 Conoscere la natura e la tipologia dei gas e delle miscele di gas respirabili per l'attività subacquea. 1.1 Informazioni Generali Una miscela di gas per essere respirabile e adatta a mantenere efficientemente un essere umano in vita deve ovviamente contenere una certa quantità di ossigeno. L'aria è una miscela di gas composta per lo più da ossigeno e azoto alla quale il nostro corpo si è perfettamente adattato in condizioni normobariche. In condizioni iperbariche l'aria tende a perdere le sue caratteristiche di gas ideale e lascia spazio a miscele di gas di diversa composizione che meglio si adattano alle esigenze fisiologiche ed operative di un subacqueo esposto ad elevate pressioni. Le preparazione di queste miscele di gas è compito esclusivo dell Operatore di Sistemi di Miscelazione. Analizzeremo brevemente alcune delle caratteristiche principali dei gas utilizzati nell'impiego subacqueo sportivo e le miscele che con essi si possono ottenere. I gas descritti in questo modulo sono disponibili sul mercato e vengono generalmente distribuiti contenuti in apposite bombole ad alta pressione. 1.2 L'aria L aria è la miscela di gas che avvolge il nostro pianeta ed è composta da: azoto (simbolo chimico N2) per il 78,08 % ossigeno (simbolo chimico O2) per il 20,95 % biossido di carbonio (comunemente chiamata anidride carbonica, simbolo chimico CO2) per lo 0,03 % altri gas per la restante parte. Ai fini dei calcoli per la preparazione delle miscele si approssima la composizione dell aria come segue: azoto 79,00 % ossigeno 21,00 % L aria per uso respiratorio subacqueo sportivo viene catturata dall atmosfera stessa, compressa ed immessa nelle bombole. Esistono metodi industriali di preparazione di aria sintetica, composta solamente da azoto ed ossigeno, le cui sostanziali differenze con l aria atmosferica sono il grado di purezza ed il costo. 1.3 L'ossigeno L'ossigeno è l'elemento chimico più diffuso sulla terra: da solo rappresenta poco meno del 50% dell'intera massa del pianeta in percentuali variabili. È presente negli oceani che ne contengono una percentuale prossima all'87%, nell'aria per il 21% circa (nelle sue due Blending & Mixing 13

14 Modulo 1 forme molecolari O2, ossigeno, ed O3, ozono), nelle rocce ed in tutti i composti organici del carbonio (quindi in tutti gli esseri viventi). L'ossigeno è prodotto in grande quantità dai processi di fotosintesi ed in forma gassosa risulta essere inodore, incolore ed insapore. È l'unico gas indispensabile alla vita e viene somministrato a tutti gli esseri viventi tramite la respirazione. La dose di ossigeno vitale per un essere umano deve rispettare certi parametri di quantità al di sotto dei quali l'ossigeno diventa incapace di sostenere la vita, mentre al di sopra diventa tossico. Per queste ragioni la calibrazione dell'ossigeno in una miscela respiratoria deve essere precisa e chiaramente comunicata al subacqueo utilizzatore della miscela. L'ossigeno è un potente ossidante, ragion per cui tende a legarsi con moltissimi elementi formando gli ossidi. È l'elemento dominante nei fenomeni di combustione ed a determinate condizioni di pressioni e/o concentrazioni può reagire violentemente con sostanze combustibili dando origine a reazioni esplosive ed incendiarie. Esistono alcune classificazioni per l'ossigeno che ne definiscono i parametri di utilizzo: l ossigeno classificato come grado A tipo I (per uso medicale o aeronautico) è adatto anche per le immersioni. L ossigeno di tipo industriale, invece, può contenere tracce di CO2, acetilene, metano, idrocarburi, solventi o altri contaminanti che nella pratica dell attività industriale non hanno nessun rilievo ma possono risultare estremamente dannosi per l attività subacquea. L ossigeno allo stato gassoso respirabile deve essere puro almeno al 99% e non deve contenere nessun particolare odore, né contenere vapore acqueo condensato. Il subacqueo in immersione può esperienziare la sensazione di sapore metallico in bocca, soprattutto durante i primi istanti di respirazione dopo la presa di contatto con una decompressiva nitrox in risalita da una immersione profonda. Questa sensazione, il più delle volte, non è da interpretarsi come un potenziale segnale di contaminazione della miscela, ma piuttosto come un effetto associato al fenomeno della narcosi da azoto. 1.4 I gas Inerti L'azoto L'azoto in forma molecolare è un gas incolore, inodore ed insapore. Molto raro nella crosta terrestre è invece presente per il 78,08% nell'atmosfera. L'azoto viene prodotto tramite distillazione frazionata dell'aria liquida, ha simbolo chimico N2, ed è un gas che in condizioni standard non reagisce con gli altri elementi. Sebbene non mantenga le funzioni vitali e quindi non partecipi ai processi metabolici è parte costituente degli amminoacidi che sono i mattoni delle proteine. L'azoto non è tossico a pressione ambiente, ma se liberato in ambiente chiuso non ventilato è in grado di ridurre la concentrazione di ossigeno fino al punto di provocare ipossia. Respirato a pressioni elevate, assieme all'ossigeno, produce i ben noti effetti narcotici. L'elio L'elio (simbolo chimico He) è un gas incolore, inodore ed insapore ed è il secondo elemento chimico in ordine di abbondanza nell'universo dopo l'idrogeno. È definito un gas nobile in quanto non reagisce con gli altri elementi, a meno di non essere esposto a bombardamenti di elettroni, ed è meno solubile in acqua di qualsiasi altro gas. Sul nostro pianeta l'elio viene estratto da bacini naturali sotterranei soprattutto nel nord America ed in alcune regioni dell'africa, ragion per cui è un gas piuttosto costoso. L'elio, che migra verso la superficie ed entra nell'atmosfera, tende poi a disperdersi nello spazio in virtù del suo basso peso molecolare. 14 Blending & Mixing

15 Una particolarità dell'elio riguarda la sua temperatura di inversione, che descriviamo in modo semplificato. La maggior parte dei gas compressi che si espandono attraverso un orifizio si raffreddano. La temperatura di inversione (TI) è la temperatura alla quale un gas in espansione non cambia più la sua temperatura. Se la temperatura iniziale del gas è al di sotto della temperatura di inversione massima, il gas si raffredda; se è superiore invece si riscalda. I gas hanno generalmente la temperatura di inversione massima al di sopra della temperatura ambiente, mentre l'elio, l'idrogeno ed il neon hanno la temperatura di inversione molto al di sotto dei 0 C. Pertanto a determinate condizioni di pressione e temperatura l'elio in espansione si riscalda anziché raffreddarsi, come invece ci si aspetterebbe. Il fenomeno appena descritto può manifestarsi anche durante le fasi di carica (compressione) di miscele di gas contenenti elio in bombole, le quali tenderanno a raffreddarsi (o a riscaldarsi) in misura minore di quanto ipotizzato. Anche l'elio non è un gas tossico, ma se disperso in un ambiente poco ventilato potrebbe indurre a fenomeni di ipossia, anche se la sua volatilità ne rende difficile l'accumulo. Data la sua leggerezza molecolare, tende a sottrarre calore con una certa facilità sia attraverso la respirazione, sia per contatto cutaneo. Miscelato con l'ossigeno o aggiunto a miscele ossigeno-azoto viene utilizzato nelle immersioni subacquee molto profonde, poiché non provoca i fenomeni di narcosi dovuti all'azoto. Respirato a pressioni molto elevate (oltre i 150 metri di profondità, miscelato con l'ossigeno), può generare spasmi involontari dei muscoli nei soggetti esposti. Questo fenomeno è detto sindrome nervosa da alta pressione e si previene aggiungendo una certa quantità di azoto nella miscela respiratoria. Modulo 1 L'argon È un gas piuttosto comune, e nonostante sia piuttosto costoso, è solitamente utilizzato in modeste quantità per gonfiare le mute stagne in virtù della sua struttura molecolare che lo rende più isolante dell'aria (maggior potere coibente). Viene pertanto trasportato dai subacquei in immersione per mezzo di bombole di 1 o 2 litri massimo di volume. Ha elevati effetti narcotici pertanto come gas respirabile viene utilizzato solamente in fase decompressiva durante le soste più superficiali per diluire la dose altrimenti eccessiva dell'ossigeno. L'idrogeno ed il neon L'idrogeno ed il neon sono dei gas per i quali è richiesta una capacità di gestione e conoscenza che va oltre i propositi ed i contenuti di questo manuale. Hanno caratteristiche che li differenziano notevolmente dai gas inerti precedentemente menzionati: la potenziale esplosività del primo (in presenza di ossigeno), l'elevato costo del secondo e la difficoltà oggettiva di produrre profili decompressivi adeguati li rendono di fatto inadatti alle immersioni sportive. L'idrogeno è per di più estremamente leggero e sfugge facilmente da qualsiasi valvola che non sia a perfetta tenuta. 1.5 Miscele Binarie (argox, nitrox ed eliox) L'argox L'argox è una miscela di gas binaria composta da argon e ossigeno. Generalmente la percentuale di ossigeno in questo tipo di miscele non è mai inferiore all'80%. Il nitrox Il nitrox è una miscela di gas binaria composta da azoto e ossigeno in percentuali variabili. È comunemente nota come aria iper-ossigenata. Infatti l ossigeno è generalmente presente in percentuale superiore a quella presente nell aria (> 21%). Al fine di identificare correttamente la percentuale esatta di ossigeno presente in una miscela nitrox si adotta la denominazione EANx, con X esprimente la percentuale di ossigeno nella miscela. Blending & Mixing 15

16 Modulo 1 EAN32 = miscela nitrox contenete il 32% di ossigeno; EAN50 = miscela nitrox contenente il 50% di ossigeno; EAN21 = aria. La dicitura EANx, tramite appositi adesivi, deve essere applicata in modo visibile su tutte le bombole contenenti nitrox ed indicare sempre la percentuale di ossigeno. Nelle stazioni di ricarica il nitrox si ottiene generalmente aggiungendo ossigeno all aria fino ad ottenere il valore di X desiderato. L eliox L eliox è una miscela di gas binaria composta da Elio e Ossigeno in percentuali variabili. È ottenibile solamente miscelando elio con ossigeno. 1.6 Miscele ternarie (trimix ed heliair) Il trimix Il trimix è una miscela di gas ternaria che contiene ossigeno, azoto ed elio in percentuali variabili. È sicuramente la miscela maggiormente usata dai subacquei sportivi nelle immersioni profonde in circuito aperto. Al fine di identificare correttamente la percentuale esatta di ossigeno, elio ed azoto presenti in una miscela trimix, si adotta la denominazione trimix seguito da due numeri separati da una barra. Il primo indica la percentuale di ossigeno, il secondo la percentuale di elio (la percentuale di azoto si evince per differenza oppure viene indicata per ultima). Trimix 18/40= Trimix 14/50= miscela trimix contenete il 18% di ossigeno ed il 40% di elio (percentuale di azoto= =42%); miscela trimix contenete il 14% di ossigeno, il 50% di elio (percentuale di azoto 36%); L'heliair e l'helean L heliair è una miscela trimix che per comodità viene creata aggiungendo elio all aria. Nella pratica della miscelazione, per semplificare le procedure di ottenimento del trimix, si usa talvolta il procedimento di miscelare elio con aria oppure elio con miscele EANx di composizione nota. In questo ultimo caso la miscela ottenuta si chiama HelEan. Una miscela contenete ossigeno, elio e azoto, indipendentemente da come si sia ottenuta, è sempre bene sia identificata come miscela trimix per evitare fraintendimenti: il termine trimix, infatti, è quello maggiormente noto alla maggioranza della comunità dei subacquei. 1.7 I gas pericolosi Tutti gli altri gas non menzionati in questo modulo sono da considerarsi potenzialmente pericolosi. Gas estranei possono interferire con il corretto funzionamento metabolico del subacqueo, oppure risultare immediatamente pericolosi se inalati, e pertanto non devono interferire con le operazioni di carica. Tra i vari gas pericolosi è opportuno citare l Anidride Carbonica altrimenti conosciuta come biossido di carbonio, CO2. Questo gas è il prodotto di scarto della respirazione degli organismi viventi e viene abbondantemente emesso dai motori a combustione. Se respirato in ambiente iperbarico, ovvero in profondità, risulta estremamente pericoloso in quanto rovina drammaticamente le prestazioni del subacqueo con conseguenze spesso disastrose. Esso non deve prendere parte nei processi di preparazione delle miscele, ragion per cui devono essere prese tutte le necessarie precauzioni affinché non avvenga alcuna contaminazione. 16 Blending & Mixing

17 L anidride carbonica non va confusa con il monossido di carbonio (CO) il quale è un gas prodotto dai motori termici particolarmente inefficienti o arretrati e generalmente a seguito di combustioni in scarsità d aria. Il CO è ancora più pericoloso della CO2. Mentre la CO2, pur generando asfissia, non è velenosa, il CO è estremamente tossico anche in modeste quantità ed in caso di avvelenamento da CO è necessario somministrare ossigeno puro all infortunato e sottoporlo ad un successivo trattamento iperbarico. Modulo 1 L'ambiente di preparazione delle miscele deve essere pertanto mantenuto costantemente protetto da fonti di inquinamento quali strade trafficate, motori termici, polveri e salsedine. Blending & Mixing 17

18 Modulo 1 18 Blending & Mixing

19 MODULO 2 EFFETTI E REAZIONI DELL OSSIGENO CON I SISTEMI DI MISCELAZIONE E SIGNIFICATO DI SERVIZIO AD OSSIGENO Obbiettivi Comprendere l'ossigeno e le sue proprietà Conoscere i rischi insiti nell'utilizzo dell'ossigeno Conseguire una conoscenza di base relativa al comportamento ed all'idoneità dei sistemi e dei materiali che operano in presenza di ossigeno Comprendere l'importanza ed il significato operativo di pulizia ad ossigeno, ossigeno compatibilità e servizio ad ossigeno Modulo Informazioni Generali Il 27 gennaio 1967 la prima delle missioni del programma di esplorazione lunare Apollo, che avrebbe portato da li a pochi giorni 3 astronauti in orbita terrestre, finì in tragedia ancor prima dell'accensione dei motori. Durante un test prevolo, una scintilla prodotta da una connessione elettrica malamente isolata innescò un incendio all'interno dell'atmosfera di puro ossigeno dell'astronave. I tre astronauti perirono in pochi secondi. Persino un ente tecnologicamente avanzato e autorevole come la NASA ha pagato a caro prezzo il rischio di operare in ambienti ricchi di ossigeno. Questo triste episodio ci fa capire quanto sia importante conoscere a fondo le proprietà di questo gas. Il motore di un aereo a reazione può funzionare finché opera all interno dell atmosfera, mentre cesserebbe di funzionare oltre quelle quote dove la presenza di ossigeno viene a mancare. I razzi spaziali, oltre al combustibile, devono quindi trasportare un'altrettanto notevole quantità di comburente (ovvero di ossigeno) per poter funzionare al di fuori dell atmosfera. Combustibile e comburente vengono miscelati negli ugelli di scarico dove una fonte di innesco avvia una controllata reazione esplosiva che genera la spinta in una determinata direzione. Qualsiasi fenomeno di combustione, sia ad evoluzione lenta sia esplosivo, per avvenire ha bisogno quindi di 3 elementi contemporaneamente presenti e distinti: un combustibile, un comburente ed una fonte di innesco. Se manca anche uno soltanto di questi elementi un fenomeno di combustione non può avvenire. Questa condizione è definita come triangolo di fuoco, un nome il cui significato è inequivocabile Triangolo di fuoco Blending & Mixing 19

20 L ossigeno è un fenomenale comburente e questo significa che per evitare eventi incendiari i sistemi che operano in presenza di ossigeno ad alte pressioni o alte concentrazioni non devono comportarsi come combustibile (un semplice o-ring in gomma) né offrirsi come fonte di innesco (una piccola scarica di elettricità statica). Modulo Simbolo identificativo delle sostanze comburenti nella UE Qualsiasi equipaggiamento e qualsiasi macchinario che entra in contatto o opera con l ossigeno deve ottemperare a dei parametri definiti come grado di pulizia/compatibilità a ossigeno. Considerato che l ossigeno ad alte pressioni e miscele di gas aventi alte percentuali di ossigeno sono onnipresenti nell immersione tecnica, l inadempienza verso queste procedure significa correre seri e prevedibili rischi di esplosione e/o incendio dalle conseguenze gravi per gli operatori e gli utilizzatori di miscele. 2.2 Ossidazione e combustione Un altra proprietà evidente dell ossigeno è la sua notevole capacità di reagire con numerosissime altre sostanze avviando un processo chimico definito ossidazione. Questo fenomeno è il responsabile della formazione della ruggine, dell indurimento delle guarnizioni in gomma e di molti altri fenomeni. Anche le cellule umane sono soggette ad ossidazione ed in particolare quelle deputate al meraviglioso e complesso fenomeno della respirazione. Un ossidazione rapida è in grado persino di generare un certa quantità di calore che, oltre un certo livello, potrebbe innescare dei fenomeni cosiddetti di autocombustione. La combustione è un processo di trasformazione chimica nel quale un combustibile ed un comburente, reagendo tra loro grazie ad una fonte di innesco, producono energia. Benché l ossidazione non sia un fenomeno di per sé pericoloso, i materiali ossidati possono comportarsi sia come fonte di innesco sia come sostanza combustibile. La combustione in presenza di ossigeno ad alte pressioni e/o concentrazioni è sempre un fenomeno di natura violenta e incendiaria. 2.3 Ossigeno compatibilità Un qualsiasi materiale si dice ossigeno compatibile se è in grado di poter rimanere a contatto e operare sia con ossigeno puro sia con miscele ad alta concentrazione di ossigeno senza rendersi combustibile. Sebbene non esistano materiali del tutto ossigeno compatibili (persino il cemento armato ed i metalli bruciano in presenza di alte concentrazioni di ossigeno), il grado di compatibilità di un materiale con l ossigeno dipende primariamente da 2 proprietà del materiale stesso: dalla sua temperatura di ignizione, altrimenti definita di auto-innesco, che è la temperatura oltre la quale un materiale si incendia anche in assenza di una fonte di innesco, e dalla sua capacità di disperdere calore. Affinché un materiale si possa definire ossigeno compatibile, la sua temperatura di ignizione deve essere maggiore rispetto alla temperatura raggiungibile da un sistema durante il suo funzionamento. 20 Blending & Mixing

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