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02 feb 2013

Caro Pasquale, come va?

Volevo porti un quesito riguardo la misurazione della anidride carbonica (CO2) nei rebreathers. Sto inserendo un sensore di CO2 nel mio Reb, un Inspiration Evolution Plus Vision. Un amico, esperto in elettronica, mi sta dando una mano. Il sensore misura la percentuale di CO2 nel gas analizzato: arriva fino a diecimila parti per milione (10.000 ppm), un pò pochino per i miei gusti.

La domanda è:  ha senso misurare la percentuale piuttosto che la pressione parziale di tale gas. Non ha più significato quest’ultima: così come si fa per l’ossigeno? E se si, quali sono i limiti di pressione parziale della CO2 in cui si entra in zona rischio per una immersione ?

Ti ringrazio per la disponibilità e porgo un cordiale saluto

Giampiero

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2 Risposte a “Autorespiratore a riciclo (rebreather): sensore per anidride carbonica?”

  1. Pasquale Longobardi on

    caro Giampiero, grazie per l’attenzione e la stima.
    Personalmente preferisco che il controllo della anidride carbonica (CO2) avvenga attraverso la formazione sul corretto utilizzo del materiale filtrante, il rispetto delle procedure previste prima e dopo l’immersione per la verifica della funzionalità del filtro. Temo che l’utilizzo dei sensori possa abbassare la guardia (attenzione), confidando sulla tecnologia. Inoltre i sensori a stato solido (con le pastiglie che reagiscono con la CO2 producendo elettricità) sono influenzati da diverse variabili: temperatura, umidità, pressione assoluta di lavoro. Le ditte produttrici dei sensori declamano meraviglie nella precisione del dato garantita dal loro prodotto, in realtà verifiche su diversi sensori, eseguite presso il Centro iperbarico Ravenna, hanno evidenziato che il valore della CO2 rilevato dai sensori abbia un margine di errore del cinque percento (elevato).
    La lettura della CO2 è precisa utilizzando tecniche di spettofotometria e/o sensori a infrarosso che sono costosi e utilizzati in ambiti specialistici.

    Premessa la massima prudenza nell’affidarsi ai valori rilevati da un sensore e la raccomandazione assoluta di avere più sensori (come per l’ossigeno), rispondo al quesito sui limiti tossici della CO2.

    Nell’attività subacquea industriale e nel settore dei lavori di scavo iperbarico in galleria (tunnelling), dove lavoro come consulente in medicina subacquea e iperbarica, i valori di tossicità dei gas sono espressi in microbar (µb) o millibar (mb): 1 microbar = 0,001 microbar. Il valore, così espresso, può essere indicato come riferimento indipendentemente dalla pressione di esposizione in immersione. Poi, per fissare il valore dell’allarme per ciascuna pressione, si dovrà dividere questo dato per la pressione assoluta considerata.

    Per esempio, nel tunnelling il valore limite di tossicità per l’anidride carbonica è espresso come Threshold Limit Values (TLV) o Valore limite di soglia con media ponderata nel tempo che è la concentrazione media ponderata in una normale settimana lavorativa (8 ore per 5 giorni) per la quale si ritiene che la maggior parte dei lavoratori possa essere esposta ripetutamente senza che insorgano degli effetti negativi.
    Per la anidride carbonica il TLV nel tunnelling è di 5 microbar (5000 parti per milione; 0,5% in volume). Analizando il gas prelevato fuori dall’impianto (su una fuga), tramite analizzatore posto a pressione atmosferica si hanno i seguenti valori massimi di pre allarme ed evacuazione. Avvertenza: nel tunnelling la pressione di lavoro letta sul manometro è espressa in atmosfere relative (10 metri = 1 bar; 20 metri = 2 bar; ecc.).

    Limiti di pre allarme (TLV-TWA) in parti per milione (ppm):
    5.000 ppm a 0 metri/0 bar; 2.500 ppm a -10 metri/1 bar; 1.667 ppm a -20 metri/2 bar; 1.250 ppm a -30 metri/3 bar; 1.000 ppm a -40 metri/4 bar; 833 ppm a -50 metri/5 bar.

    Limiti per la evacuazione (TLV STEL) in parti per milione (ppm):
    30.00 ppm a 0 metri/0 bar; 15.000 ppm a -10 metri/1 bar; 10.000 ppm a -20 metri/2 bar; 7.500 ppm a -30 metri/3 bar; 6.000 ppm a -40 metri/4 bar; 5.000 ppm a -50 metri/5 bar.

    Nell’attività subacquea industriale si utilizzano i seguenti valori limite di pressione parziale della anidride carbonica (più permissivi rispetto al lavoro di scavo in galleria perché i tempi di esposizione sono inferiori):

    Pressione parziale di CO2 nelle camere di decompressione dell’impianto iperbarico: inferiore a 5 millibar
    Pessione parziale di CO2 nella campana: inferiore a 5 millibar
    Pressione parziale di CO2 nel gas recuperato (RECLAIM), per ridurre i costi elevati dell’elio: inferiore a 1 millibar o 100 parti per milione (ppm)

    Per gli autorespiratori a riciclo (ARR o rebreather), il limite massimo della anidride carbonica dovrebbe essere compreso tra 1 e 5 millibar (100 – 500 parti per milione). Tale valore deve essere adattato in riferimento alla profondità di immersione.

    Per esempio, per il limite massimo di 500 parti per milione di pressione parziale di anidride carbonica (ppCO2), alla profondità di 100 metri (11 bar) si ha:
    ppCO2 = % * PT/100 quindi
    ppCO2 = 0,05 * 11 /100 = 0,0055
    che è il limite massimo della pressione parziale dell’anidride carbonica che è possibile tollerare nei circuiti dell’autorespiratore a riciclo alla profondità di 100 metri.
    Così per tutte le altre profondità.

    In conclusione, raccomando di preferire il controllo della anidride carbonica nei circuiti dell’autorespiratore a riciclo attraverso l’appropriata formazione sul corretto utilizzo del materiale filtrante, il rispetto delle procedure previste prima e dopo l’immersione per la verifica della funzionalità del filtro.
    Gli eventuali sensori per l’anidride carbonica devono essere ridondanti ed è necessario essere consapevoli che hanno un margine di errore del 5% del valore rilevato (nonostante quanto affermato dal costruttore), per le diverse variabili che influenzano la lettura (temperatura, umidità, pressione assoluta di lavoro e altro).
    Il limite massimo della pressione parziale della anidride carbonica nei circuiti respiratori dell’autorespiratore a riciclo deve essere compreso tra uno e cinque millibar (100 – 500 parti per milione). Tale valore deve essere adattato alla profondità dell’immersione.

    Resto a tua disposizione per chiarimenti. I contatti del Centro iperbarico Ravenna sono telefono 0544-500152, email: [email protected], sito web: http://www.iperbaricoravenna.it

    Cordiali saluti, Pasquale

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