Rebreather UBS

Parliamo di SCR
Testo di Gabriele Paparo

Gli autorespiratori a circuito semichiuso (da ora SCR - SemiClosed Circuit Rebreather), pur mantenendo delle caratteristiche comuni, possono differire tra loro per determinate specifiche tecniche che vanno ad influire grandemente sulle loro prestazioni nonché sulle modalità di utilizzo;

Possiamo dividere gli SCR in 3 diverse categorie:
- SCR a massa costante - detti anche "attivi"
- SCR a controllo respiratorio - detti anche "passivi"
- SCR "automiscelanti"

Solo analizzandoli singolarmente è possibile capire a fondo come funzionano e quindi poterne associare vantaggi e svantaggi al fine di determinare quale modello è più adatto al tipo di utilizzo che se ne voglia fare.

Partiamo dal meno "famoso", cioè l'SCR "automiscelante meccanico" per mettere in luce le particolari differenze che esso ha rispetto agli altri; pur mantenendo in generale le caratteristiche di un SCR (ricircolo di gas parziale, emissione di una certa quantità di bolle, autonomia maggiore rispetto ad un CA ma minore rispetto ad un CCR, ecc)
Fondamentalmente gli SCR automiscelanti sono la risposta ai circuiti chiusi elettronici in quanto permettono di mantenere alcune caratteristiche di questi ultimi pur senza inserire nel rebreather stesso una elettronica di controllo;

Quello che si è voluto raggiungere con la progettazione e realizzazione di un SCR Automix sono fondamentalmente 3 cose:
1) svincolarsi dalla necessità di avere gas PREMISCELATO: il rebreather, grazie alla sua pneumatica, è in grado di creare la miscela corretta (all'interno di un certo range di PpO2) per ogni quota, senza l'ausilio di parte elettronica (alcuni modelli la comprendono ma solo per consentire un controllo passivo sul corretto funzionamento);
Il principio di funzionamento è relativamente semplice e si basa sull'impiego di parti meccaniche affidabili e di facile manutenzione, quasi dei normali primi stadi di erogatore;
La miscelazione, che avviene a monte del sacco di inspirazione ed a monte del filtro, è regolata dalla variazione di uno dei flussi "costanti" (verrà chiarito nella spiegazione del SCR attivo) dei 2 gas che andranno a comporre la miscela finale;
Infatti, mentre (in genere) la quantità di Ossigeno che viene inserita nel loop è mantenuta costante durante tutta l'immersione, indipendentemente dalla quota (per esempio 3lt/min) grazie ad un primo stadio a pressione intermedia fissa, la quantità di diluente (ad esempio Elio) viene aumentata all'aumentare della profondità; questo aumento di flusso del diluente farà si che all'aumentare della quota di immersione si abbia un abbassamento della percentuale di Ossigeno nel loop e un conseguente valore ottimale di PpO2 (se il livello di consumo metabolico di Ossigeno da parte del subacqueo si mantiene all'interno di determinati range, in genere abbastanza ampi da tollerare anche un affanno conseguente a lavoro duro);
2) Aumentare le profondità operative di un SCR senza compromettere troppo l'autonomia stessa; questo tipo di rebreather, pur utilizzando bombole di piccolo volume (dell'ordine dei 3 lt l'una) permette di aumentare il range di profondità senza compromettere troppo l'autonomia; è chiaro che comunque, trattandosi di un semichiuso, non ci si può aspettare delle autonomie lunghissime a quote quali 60/80mt dove i flussi iniziano ad essere notevoli...
3) infine, come già detto, questi risultati si ottengono pur senza inserire elettronica nel rebreather, con tutti i lati positivi (e negativi) del caso tra i quali nessun problema con batterie, con sensori di ossigeno, con software, ecc problemi particolarmente sentiti nell' ambito delle immersioni militari per sminamento dove, le parti elettroniche (e quindi magnetiche) non possono essere impiegate;
Ecco il motivo per cui questo genere di rebreather spesso viene impiegato nell'ambito delle immersioni militari;
Per citare alcuni modelli che usano questo principio di funzionamento possiamo nominare il Drager SMT7000 o il Carleton VIPER PLUS, quest'ultimo in uso presso alcune Marine Militari Europee e del Nord America;

Gli SCR a "massa costante" detti anche "attivi" (proprio per il fatto che "attivamente" arricchiscono il loop con nuova MISCELA) sono attualmente il modello più diffuso e, forse, il più facile da realizzare;
Probabilmente tutti abbiamo già visto un Drager Dolphin/Atlantis, uno dei precursori degli autorespiratori di questo tipo in ambito civile/sportivo oppure l'UBS40;

Anche in questo caso il principio di funzionamento è abbastanza banale: si tratta di inserire in un loop respiratorio, nel lato del gas inspirato, una idonea quantità di miscela "fresca" che va ad arricchire quella precedentemente esalata (e filtrata) dal subacqueo;
Il nome di autorespiratore a "massa costante" deriva proprio dalla caratteristica che questa immissione di miscela dovrà avere, cioè una "massa costante nel tempo" di gas inserito nel circuito di respirazione; In pratica, indipendentemente dalla profondità, dalle variazioni di temperatura - pressione e quant'altro, il numero di molecole che in ogni minuto entrano nel loop dovrà essere identico (dall'apertura della bombola fino al momento della sua chiusura); Questo risultato è facilmente ottenibile con opportuni componenti meccanici quali "valvole soniche" (un orifizio di un ben preciso diametro, studiato opportunamente per il tipo di miscela e per le pressioni di funzionamento) e un riduttore di pressione a pressione non variabile (in pratica un normale primo stadio che però non varia la sua pressione intermedia al variare della profondità).
Una particolare taratura di queste parti meccaniche (pressione a monte dell'orifizio, pressione a valle dello stesso) nonché una precisa progettazione/realizzazione meccanica dello stesso (diametro/diametri del foro/i dell'orifizio, geometria delle pareti di ingresso ed uscita del gas, materiali impiegati, ecc) in funzione della densità del gas che vi passerà faranno si che si ottenga il flusso costante desiderato, per quel tipo di gas, indipendentemente dalla profondità (entro un certo range) e con influenza praticamente nulla da parte delle piccole variazioni di temperatura che si potrebbero incontrare nella fase di immersione;

Fin qui una breve spiegazione del principio di funzionamento; vediamo ora quali sono le caratteristiche di questo modello di SCR;

Fondamentalmente la sua grande forza sta nell'estrema semplicità delle componenti nonché nella facile e veloce preparazione pre-immersione; Pochi, facili ed essenziali sono i test necessari per prepararsi all'immersione, facile la taratura del flusso in funzione della miscela utilizzata (utilizzando un apposito flussimetro fornito con l'apparecchio stesso); buona, in generale, l'autonomia di questo tipo di apparecchio, soprattutto nel range delle immersioni ricreative (40/45mt) dove i flussi in gioco di miscela Nitrox sono contenuti al punto da far si che una piccola bombola da 4/5lt possa garantire oltre un'ora di autonomia;
Meno performante invece per quanto riguarda la stabilità della miscela che il subacqueo respira: essa è influenzata non poco dal consumo metabolico di ossigeno (cioè dal "lavoro" subacqueo compiuto, dallo sforzo del subacqueo): a grandi sforzi (pinneggiata contro corrente) corrisponde un abbassamento della % di ossigeno e una conseguente non ottimizzazione del tempo di non decompressione;
Data la possibilità (della Pressione Parziale di Ossigeno) di variare all'interno di range abbastanza grandi è bene tarare l'apparecchio in maniera precisa (utilizzo di flussi e miscele nel modo corretto) al fine di scongiurare il pericolo di bassa PpO2 oppure di troppo alta PpO2. Chiaramente, anche in questo caso, l'utilizzo di una elettronica passiva (un sensore di ossigeno esterno) aiuta a mantenere i parametri fondamentali sotto controllo e, in questo caso, meglio sarebbe se collegato direttamente al computer che calcola la decompressione (questo perchè il variare della miscela in un range ampio potrebbe far variare la curva di sicurezza in maniera non trascurabile).

Veniamo ora all'ultimo modello di SCR preso in analisi in questo testo: il semichiuso "passivo".
Questo particolare apparecchio sfrutta una componentistica meccanica completamente diversa ed una particolare progettazione che fanno si che vengano raggiunte performance molto simili agli altri modelli, chiaramente con qualche vantaggio riferito a determinati aspetti ma anche dovendo adeguarsi ad altre caratteristiche meno performanti.
Diciamo subito che anche questo modello non è un "novellino" nel campo dei rebreathers semichiusi: modelli perfettamente funzionanti di questo tipo di SCR erano già in uso negli anni '50, in particolare dai pionieri subacquei Francesi. Da allora ovviamente vi è stata una evoluzione dei materiali impiegati e delle realizzazioni costruttive che hanno fatto si che questo tipo reb sia ancora molto apprezzato sia nella subacquea sportiva (tecnica) sia nella subacquea professionale (alcune Marine Militari oggigiorno impiegano versioni moderne di questo tipo di reb).
Il principio di funzionamento di questa macchina è molto diverso dai precedenti; fino ad ora abbiamo visto autorespiratori per i quali l'elevata autonomia non era vincolata alla "ventilazione" del subacqueo; in questo modello di rebreather, pur avendo una elevata autonomia, essa è comunque collegata alla ventilazione del subacqueo; questo fatto, se negativo nel caso di elevati ritmi di ventilazione del sub per i quali l'autonomia tenderebbe a diminuire, fa si che la miscela respirata dal subacqueo sia più stabile e più vicina a quella caricata nelle bombole (si riscontra una variazione di miscela all'interno di un range ridotto, con maggiore facilità nel calcolare i profili decompressivi).
Un altra singolarità di questo tipo di rebreather è la particolare caratteristica dei suoi sacchi contropolmoni (sempre 2) i quali sono realizzati con 2 "soffietti" posti uno all'interno dell'altro. Le caratteristiche di questi vitali componenti del reb (materiali costruttivi, dimensioni generali, rapporto tra le dimensioni degli stessi, posizione geometrica rispetto ai polmoni del subacqueo, ecc) andranno a determinare le caratteristiche specifiche di ogni singola unità. Purtroppo, a fronte di alcuni vantaggi specifici di questo design del circuito di respirazione (as esempio la possibilità di svuotarlo facilmente da un eventuale allagamento oppure il solo fatto che la "ventilazione" non è permessa se non alimentato da un gas) il sistema dei soffietti e la loro posizione dorsale spesso fa si che la "resistenza respiratoria" (il cosiddetto WOB - Work Of Breathing - Lavoro Respiratorio) siano più alti rispetto alla media degli altri modelli e talvolta particolarmente fastidiosi (sensazione di durezza respiratoria) specie assumendo determinate posture o in bassa profondità. Da questo ultimo commento si evince che questo tipo di autorespiratore deve essere impiegato da subacquei esperti i quali sanno mantenere una corretta ventilazione anche in condizioni di particolare stress fisico e/o psicologico.
Attenzione inoltre a non confondere la possibilità che questo rebreather dà di poter ventilare solo in presenza di alimentazione di gas (nei 2 modelli precedenti, come anche in un CCR, la ventilazione è comunque permessa anche a bombole chiuse, con rischio di Ipossia): la presenza del gas non esclude la possibilità di incidenti in quanto il reb non è in grado di capire se il gas che viene usato per alimentarlo è adatto alla quota di respirazione o meno!
I gas utilizzati (anche in questo caso premiscelati ed analizzati dal subacqueo prima dell'immersione) devono essere correttamente impiegati, prelevandoli dalle diverse bombole, per le varie fasi dell'immersione (discesa - fondo e deco).

Da questa breve analisi dei 3 più comuni tipi di autorespiratori a circuito semichiuso si evince che la materia merita di essere analizzata e compresa molto bene da parte dei vari utilizzatori di rebreathers.
Prima dell'acquisto è importante capire quali sono i propri obiettivi e quali sono le caratteristiche che si ricercano in un apparecchio.
Indipendentemente dal tipo di autorespiratore scelto è fondamentale ed imprescindibile un corso serio e ben articolato, portato a termine con perizia da parte di un istruttore qualificato al fine di essere consapevoli e coscienti di quali sono i pericoli di queste macchine e quindi poterli scongiurare e semmai goderne solo i grandi vantaggi.
Il modo corretto per avvicinarsi al mondo dei reb è "con modestia": solo in questo modo si riuscirà a scoprirne tutti i segreti ed ad utilizzarli nel modo più sicuro.

Ringraziamo Gabriele Paparo per averci autorizzato a pubblicare questo suo articolo