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«Puede que tenga riesgos manipular oxígeno a alta presión, pero ¿¿el Nitrox?? ¡Si es aire con sólo un poco más de oxígeno!. No puede ser tan peligroso. De hecho, en los cursos se enseña que los Nitrox con menos de un 40% de O2 no requieren especial cuidado y que los equipos convencionales están preparados para ellos».
Estas afirmaciones no carentes de razón, ─ al menos parcialmente ─, son comunes en centros de buceo recreativo a cuenta de la familiaridad con la que en ellos se carga y utiliza el Nitrox.
Además de saber respirar ─ que siempre es conveniente ─, el buceo con este gas sólo requiere una certificación que avale que el buceador conoce los riesgos de sobrepasar la máxima profundidad que su fracción de O2 impone y alguna cosa más.
Sin embargo, el buceador recreativo debiera saber también que más allá del Nitrox 32 (ó 36 a lo sumo) con los que bucea, existen Nitrox muy habituales de más alto contenido en oxígeno para utilizar durante la descompresiones obligatorias que su nivel todavía no permite realizar, así como que se utiliza también el Oxígeno puro con el mismo propósito (que requiere conocimientos y entrenamiento muy específicos ya que es MUY peligroso respirarlo en inmersión, si no se sabe lo que se hace).
Pero, este blog está destinado al buceador recreativo convencional -buceo sin techo- ¿Por qué hablar entonces de esto? ¿No debiera ser del interés sólo del buceador técnico? ¿Ya no sirve la barrera del 40% de O2? O ¿es que habría que considerar de manera igual todos los Nitrox e, incluso, al Oxígeno?
En esta serie de artículos se contestará a esto, adelantando que las respuestas no son tan sencillas y que lo que se expondrá puede afectar a todos los buceadores que utilicen Nitrox ─ recreativos o técnicos ─, sea cual sea su fracción de O2, incluso con una posible obligación de utilizar reguladores distintos de los que se usan para el aire, (cuestión que se analizará específicamente en la segunda parte del artículo).
Pero antes, para llegar a tener algún criterio sobre estos asuntos, en esta primera parte se expondrán algunos fundamentos básicos sin los cuales no se puede entender casi nada.
La combustión
El Ser Humano sabe lo que es hacer fuego desde que camina a dos patas por el planeta, aunque pueda parecer que muchos lo hagan todavía con las cuatro. Probablemente ha sido el descubrimiento más relevante de toda su historia. Todo el mundo ve o produce algún tipo de combustión diariamente, aunque sea para hacerse un huevo frito o fumarse un cigarrillo y, sin embargo, mucha gente no sabe por qué se produce un fuego.
La combustión es un proceso químico de oxidación rápida (mediante la presencia de un oxidante -generalmente oxígeno-) que va acompañado de desprendimiento de energía en forma de calor y luz.
Aunque la oxidación desprenda calor, éste puede no ser suficiente para producir una reacción continua en el tiempo, que es lo que entenderíamos por llama o por incendio.
Para producir un incendio se necesitan tres elementos: comburente, combustible y energía para la ignición. Los aficionados a los ornamentos conceptuales le llaman «el triángulo del fuego».
En nuestro caso, el comburente sería el O2, todo el material que compone el sistema (latiguillos, válvulas, reguladores, grasas, gomas, juntas, etc.) es potencialmente combustible … y falta la chispa que con algo de mala suerte o inconsciencia haga que nuestra estación de carga o equipo arda como una falla de Valencia.
Los incendios al aire libre (atmósfera abierta) pueden prevenirse eliminando uno de los tres elementos. Si no hay madera (combustible), no hay bosque que se queme; si nadie enciende una cerilla o no cae un rayo, dicho bosque tampoco se quema. Y si se tapa el fuego con una manta, el oxígeno se acaba y el fuego se extingue. Faltando uno sólo de los tres elementos necesarios, no se produce la combustión.
El comburente (Oxígeno)
Dada una situación concreta, cuanto más oxígeno esté presente, mayor combustión o mayor riesgo de que se produzca. En el siguiente vídeo se puede apreciar cómo se quema un cigarrillo al aire libre y la diferencia cuando se le aplica simplemente un Nitrox a poca presión.
Pero ¿qué significa «más oxígeno»? Todo el mundo conoce las consecuencias de los incendios al aire libre (el cual contiene sólo un 21 % de oxígeno). Pero la cuestión no es tanto el porcentaje de este gas presente como su concentración, expresada por su presión parcial, que es lo que determina el número de moléculas por unidad de volumen.
Y esto es importante para los buceadores puesto que una botella vacía que contenga aire a 1 ATA ∿ 1 bar de presión, tiene una PpO2 de 0,21 bar; cargada a 100 bar, tendrá una PpO2 de 21 bar. Y a 240 bar su PpO2 será de 50 bar, todo ello en un mismo volumen -la botella-. Mucha más cantidad de oxígeno en el volumen de nuestro sistema de buceo cuanta más presión.
Y si el lector no se abstrae de las cifras, responda a esta pregunta: ¿tendría cuidado y le preocuparía tener al lado una botella con oxígeno puro comprimido a 50 bar? Probablemente sí, puesto que 50 bar es una presión considerable (las ruedas de un coche soportan su peso con sólo 2 bar de presión). Pues esa preocupante botella contendría el mismo oxígeno que si estuviera cargada sólo con aire a 232 bar, ya que ambas tendrían prácticamente la misma PpO2 (232 bar * 21/100 ≃ 50 bar). No es exactamente lo mismo, pero merece la pena pensarlo.
Por qué el interior de la botella de buceo se oxida más cargada que vacía
Dado que la oxidación de un metal depende ─ entre varios factores ─ de la presencia de O2 y que una botella de buceo cargada contiene mucho más oxígeno (moléculas) que cuando está vacía (a 1 ATA), de ello se colige que cargada tiende a oxidarse mucho más que vacía. Por ello, es muy importante vigilar que no entre agua en el interior de cualquier botella de buceo puesto que su proceso de oxidación será muchísimo mayor cuando se encuentre cargada con aire comprimido, mucho más si se carga con Nitrox 32 ó 36 y muchísimo más con O2 o Nitrox de fracción muy alta.
El que el interior de una botella se oxide no sólo es importante para su correcta conservación, para evitar su deterioro estructural o para que las partículas de óxido no causen problemas en el regulador, sino porque dichas partículas pueden acabar en el sistema de carga cuando se esté comprimiendo Nitrox, siendo una de las potenciales causas de un accidente, como veremos un poco más adelante.
Por todo ello, si bien conviene dejar la botella al almacenarla con algo de presión en su interior (de gas deshumidificado, por definición) para que no entre humedad del ambiente exterior, también conviene que sea con la menor posible.
Por qué cuanta más fracción de O2 y más presión tenga el Nitrox, más riesgo
Si bien la fracción de lo que no es oxígeno también influye en una hipotética deflagración, si consideramos el buceo a nivel del mar (1 ATA), ello quiere decir que, al aumentar la concentración de oxígeno por encima del 21 %, aumenta progresivamente y en gran medida el riesgo de incendio. Es un aumento continuo y progresivo, no habiendo una línea que represente ningún salto cualitativo en este riesgo. La fracción del 40% es una cantidad estadística, como las limitaciones de velocidad en carretera, pero no una barrera cualitativa. Esto hay que tenerlo siempre muy presente.
Pero vamos a algo no tan intuitivo.
El combustible
El lector pensará que el interior de un regulador o de una válvula contiene elementos plásticos que quizá puedan arder. Pero ¿cree que podría arder el propio acero o el latón con el que está fabricado? Probablemente no, porque ver arder acero es algo difícil de imaginar y contra intuitivo. Sin embargo, se equivoca. El acero puede arder, al igual que prácticamente cualquier material que se nos ocurra.
En el caso de un incendio al aire libre, el oxígeno presente en la atmósfera no es suficiente para provocar la combustión de muchos materiales. Por ello sorprende la afirmación anterior. Sin embargo, una cantidad de oxígeno alta (PpO2) sí puede provocar que un material que no ardería al aire libre, lo haga en dicha atmósfera rica en O2.
Pero es que, además de que una alta concentración de O2 pueda hacer arder materiales que al aire libre no arderían, también puede provocar que fuentes de energía accidentales en el interior del sistema, que en otros casos no producirían ignición, con concentraciones altas de O2 sí lo hagan. Preocupante, ¿verdad?
La energía para la ignición
El problema es que en el interior de un sistema de carga de botellas de buceo con AIRE, Nítrox u Oxígeno, la atmósfera es CERRADA, de tal manera que combustible y comburente están siempre juntos inseparablemente, siendo lo único que evite el desastre que en el sistema no se produzca suficiente energía para una ignición que, como veremos, se puede provocar por muchos motivos sin necesidad de que se esté fumando al lado de los botellones de O2 -como quien escribe vio en una estación de carga francesa en una ocasión-. Vamos a ver cómo se puede producir lo que se denomina cadena de ignición.
Ésta se inicia cuando se libera una pequeña cantidad de energía que inflama alguna partícula propensa a ello por ser de un material con baja temperatura de ignición o por tener una forma también propicia por presentar mucha superficie en poco volumen. Una vez que esta pequeña partícula se inflama, el calor que genera su combustión inflama los materiales adyacentes con temperaturas de ignición más altas que, a su vez, generan aun más calor, hasta que el quilombo -como dirían los amigos argentinos- se convierte en una reacción automantenida que llamamos incendio. Y ¿cómo se puede producir dicho quilombo? De dos maneras fundamentalmente: por causas mecánicas y por causas termodinámicas.
Causas mecánicas
Por impacto
El caudal del gas que contiene oxígeno y que estamos comprimiendo puede transportar partículas de todo tipo junto con el gas. Y suelen hacerlo a una velocidad sorprendente, a veces por encima de la del sonido. Cuando dichas partículas chocan con cualquier superficie interior del sistema, la energía del impacto es liberada como calor y, debido a su pequeño volumen, pueden calentarse lo suficiente como para inflamar los materiales de mayor tamaño.
Si esas partículas son metálicas porque los equipos están contaminados por suciedad en ellos o por otras botellas con óxido en su interior, el lector puede fácilmente imaginarlas a gran velocidad topando con las paredes de los elementos del sistema de carga produciendo impactos, rozamiento y calor.
Por fricción
Cuando dos materiales rozan entre sí, el calor generado puede causar la ignición de otros materiales como todos sabemos después de habernos pasado unos 200.000 años frotando palitos para producir fuego antes de inventarse la cerilla (que también funciona así). Algo parecido puede pasar en el interior de nuestras botellas, válvulas o reguladores si se utilizan materiales rugosos o porosos (por ejemplo juntas tóricas de densidades bajas) que originan potencialmente peligrosas fricciones y turbulencias en el propio fluido rico en O2.
Causas termodinámicas. Calentamiento por compresión
Simplificando, según la Ley de los Gases Ideales, la temperatura es proporcional al producto del volumen y la presión:
P * V = constante * T
Por ello, cuando se carga una botella de buceo (volumen constante) con gas comprimido, al aumentar su presión interior, ésta se calienta. Y cuando se vacía súbitamente la botella ya cargada, la válvula se enfría pudiendo llegar a congelarse, incluso. Todo dependiendo de la velocidad con la que se haga por aquello de la disipación del calor en el ambiente.
En el proceso de carga de cualquier botella de buceo, el gas pasa por el interior de distintos mecanismos, tuberías, válvulas y latiguillos que tienen distintos volúmenes interiores. Ello provoca una serie de compresiones y expansiones del gas que, como hemos visto, producen o absorben calor. Cuanto mayor sea el diferencial de presión en las compresiones, más alta será la temperatura del gas.
En un sistema mal diseñado o empleado que comprima gas con alto contenido de oxígeno, el calor producido por un cambio súbito de presión puede aumentar lo suficiente como para iniciar la cadena de ignición.
Por ejemplo, cuando en un sistema de oxígeno se abre una válvula rápidamente y el flujo de gas se comprime aguas abajo contra un obstáculo, en un cambio de dirección o en una restricción, la ignición puede comenzar si el aumento de calor por compresión ocurre en una zona que contenga partículas contaminantes, algún pequeño residuo de aceite o hidrocarburo o en la proximidad de un asiento de plástico u otro material orgánico. Estos materiales, a su vez, pueden inflamar cualquier componente pequeño y producir una reacción automantenida -o sea, un incendio-.
¿ Cómo evitar los peligros de la manipulación del Nitrox y del Oxígeno ?
Conocer el problema
Un buen comienzo para evitar estas cosas tan peligrosas es entenderlas. Por lo menos entender la generalidad de los fenómenos que ocurren para luego identificar los puntos de nuestro equipo, sistema de carga o manipulación en donde pueden haber problemas.
Aunque la posibilidad de que ocurra un incendio en el sistema de oxígeno no puede eliminarse totalmente, es posible minimizarlo mediante la gestión de los riesgos basada en el análisis cuidadoso de los mismos y sus peligros. Pero éste es un blog dedicado a los buceadores recreativos. No se van a describir procedimientos de carga, pues excedería del objeto del blog. Solo se comentarán cuestiones que sí afectan al buceador medio.
Limpieza y mantenimiento
Así que, en cuanto lo que afecta al buceador que vaya a utilizar Nitrox, sea cual sea el porcentaje, pero más cuanto mayor (y más si en su evolución en el mundo del buceo llega a utilizar O2 puro), debe extremar la limpieza de su equipo, llegando al extremo de ser reguladores, botellas y latiguillos con componentes compatibles con oxígeno (grasas, plásticos y juntas especiales) e, incluso, «EN SERVICIO DE OXÍGENO» para gases con altos contenidos de O2 -luego veremos cuánto-.
En líneas generales, para llenar de Nitrox de forma segura una botella de buceo por trasvase directo desde un botellón de O2, rellenando luego con aire procedente de un compresor, se deben tomar precauciones especiales tanto para garantizar que todos los hidrocarburos se hayan eliminado de la botella y la válvula antes de su uso en la operación de llenado, como de que no sea posible el paso de partículas y aceites de ningún tipo desde el compresor, asunto que no es nada simple. Y los propensos al «nunca pasa nada», recuerden que todas las setas se comen, pero algunas sólo una vez.
La limpieza de todos los elementos debe ser preservada totalmente, de tal manera que no se utilicen conectados a otros elementos como compresores sin filtros para hidrocarburos, conectarlos a botellas que puedan estar contaminadas con óxidos o hayan sido cargadas con gases contaminados, etc. En resumen, deben ser componentes DEDICADOS a este tipo de gases con alto contenido de O2, que no se usen para otra cosa.
En otras palabras, si una botella «en servicio de oxígeno» es conectada a un compresor sin los filtros correspondientes -que no son fáciles de encontrar- o se conecta un regulador dedicado a una botella normal de un centro que es utilizada para bucear con aire, dichos componentes quedan excluidos para una futura utilización hasta que no se vuelvan a limpiar y puestos de nuevo «en servicio de oxígeno».
Esta operación debe ser realizada por profesionales ya que hay que utilizar soluciones de limpieza especiales diseñadas para degradar los hidrocarburos sin introducir productos químicos que presentasen un problema en el gas respirable; procedimientos mecánicos para eliminar impurezas, oxidaciones, etc. y un método probado para lavar la botella. Además, la válvula debe limpiarse y prepararse con juntas tóricas y grasas especiales compatibles con oxígeno. Finalmente, la botella debería ser marcada al menos con una pegatina de inspección que acredite que está «en servicio de oxígeno».
Pero no sólo es importante llevar a limpiar la botella o los reguladores, sino MANTENERLOS LIMPIOS DESPUÉS, SIN CONTAMINACIONES, que es lo difícil.
Además, hay que asumir que todas las piezas del equipo limpiadas para oxígeno se degradarán y se contaminarán inevitablemente. El problema es que no sabremos cuándo se ha cruzado el umbral de contaminación para crear una situación potencialmente peligrosa. Por lo tanto, el mantenimiento y limpieza regulares del equipo para uso de gases con alto contenido de O2 son imprescindibles. Suponer que después de pasar mucho tiempo sin limpiar un equipo de buceo aún esté lo suficientemente descontaminado es un pensamiento desiderativo y peligroso.
Conexiones deliberadamente incompatibles
Una estrategia industrial habitual en estos casos consiste en hacer incompatibles conexiones de elementos destinados a gases que no deben ser mezclados ni confundidos. En nuestro caso del Nitrox y del O2, unos racores y conexiones propios para este gas que no encajaran en botellas destinados a aire -por ejemplo-, garantizaría en principio y teóricamente la preservación de la integridad y limpieza que estos gases exigen, impidiendo o dificultando su contaminación por combinación con otros elementos que no las requieren y que sí podrían estar contaminados. Esto es la teoría, pero no exenta de contradicciones y dificultades que se analizarán en la segunda parte de este artículo.
En el ámbito del buceo, esta estrategia intenta ser implantada por la Administración Europea mediante la introducción de una obligación que tiene, tendría y tendrá -según los casos- un gran impacto en la comunidad buceadora y que, a fecha de este artículo, en España sólo provoca duda y desconcierto.
Consiste en hacer obligatorio el uso de válvulas de botellas y reguladores de buceo provistos de roscas M26, de mayor diámetro que las M25 actuales y, por tanto, no compatibles con entre sí. Ello requeriría la adquisición masiva de nuevas botellas, válvulas y reguladores, lo que ha provocado un revuelo importante en el mundo del buceo.
Pero no anticipemos preocupaciones ni indignación. Esta cuestión requiere un análisis detallado que será objeto del próximo artículo de este blog, para atenuar el mareo que provocaría incluirlo en éste, ya suficientemente largo y complejo. Ya veremos en qué queda esto.
Corolario provisional
En muchos artículos anteriores, hablando de riesgos y accidentes se ha hecho la advertencia de que con ellos no se pretende asustar ni imbuir miedo a nadie, sino que el propósito es que dichos riesgos sean conocidos de la manera más real posible para abordar cualquier situación de emergencia, si ésta se llegara a presentar algún día. El objetivo es el conocimiento de la realidad, no el miedo.
Sin embargo, además del conocimiento del asunto, en este caso quien esto escribe sí quisiera inocular un cierto temor en el lector. Un poquito al menos. Porque la manipulación incorrecta de mezclas con alto contenido en O2, o del mismo Oxígeno es un asunto potencialmente muy peligroso al que no se le debiera perder nunca un cierto miedo ─ protector y sin paranoias ─.
El buceador recreativo típico puede vivir al principio de su actividad con su Aire y su Nitrox 32 ajeno a estas cosas sin temor ni preocupación. Pero cuando se avanza en el buceo, no sobra este conocimiento que debiera devenir en una mayor FORMACIÓN, excluyendo totalmente el ineficiente y en este caso peligroso autodidactismo, como es lo habitual desgraciadamente. El Autor ha visto algunas cosas que los lectores no creerían y que se perderán en el tiempo, como lágrimas en la lluvia. Y que, con un sólo un poco de mala suerte, hubieran brillado bastante más que los rayos C cerca de la puerta de Tannhäuser.
En cualquier caso, puede que el buceador básico se encuentre antes de lo que piensa con obligaciones legales que le impelan a cambiar partes de su equipo. O puede que no. Pero, si ocurriera, probablemente se enfade por ello, sin entender las razones. Esta serie de dos artículos intentan remediarlo para que, si al final se enfada, que sea al menos con criterio.
No se pierda el lector la segunda parte.