¿PARA QUÉ SIRVE UN REGULADOR?
Como todos los buceadores saben , a medida que descendemos en el seno del agua, la presión ambiente va aumentando a razón de aproximadamente 1 kg./cm2 por cada 10 mts. de profundidad. Por otro lado la musculatura de la caja torácica es capaz de bombear aire a nuestros pulmones venciendo sólo una mínima diferencia de presión entre nuestra boca y la ejercida por el medio sobre nuestros pulmones. Por tanto cuando nos sumergimos en el agua necesitamos algún “invento” que nos suministre aire ( o mezcla respiratoria), exactamente a la misma presión a la que se encuentra nuestro entorno ( presión que irá variando al variar de cota ).
Por otro lado este aire debe suministrarse en la cantidad ( caudal ) necesaria en cada situación de demanda ( ritmo respiratorio variable y volumen ventilado por los pulmones en cada ciclo respiratorio ) , que depende de las características fisiológicas del individuo y la situación en que se encuentre ( fatiga, estrés, temperatura,....). Este caudal debe suministrarse , lógicamente, con el mínimo esfuerzo.
Por si todo esto fuera poco, nuestro depósito de aire (botella) va variando su presión a medida que consumimos su contenido. El “invento” no debe acusar esa variación y mantener sus prestaciones durante toda la inmersión.
El invento en cuestión se llama “ regulador a demanda”, ya que el suministro de aire no es continuo sino que se produce cuando es solicitado por nuestra respiración.
Es importante antes de seguir adelante, aclarar conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio ( a menudo muy mal utilizados ).
Cada vez que respiramos a un ritmo respiratorio determinado, nuestros pulmones ventilan el mismo volumen de aire, tanto si estamos en superficie como si estamos a 30 mts. de profundidad. Sin embargo en superficie ese volumen de aire se encuentra a 1 atm. de presión y a 30 mts. ese volumen de aire está a 4 atm. ( 1 atm. superficie + 3 atm. columna de 30 mts. de agua ) . Es decir estamos moviendo el mismo volumen pero cuatro veces más denso. A nuestro regulador le estamos solicitando cuatro veces más caudal . Por tanto el consumo será también cuatro veces mayor).
Otra cosa diferente es el esfuerzo (depresión ) que mis pulmones deben ejercer para mantener “ abiertas las válvulas del regulador” y conseguir esa cantidad de aire.
Este esfuerzo ha de ser lo más pequeño posible y se mide en “milibares” (mbar ) o lo que es equivalente “ cm. de columna de agua “ (cm.c.H2O). Será negativo durante la inhalación y positivo durante la exhalación.
Como hemos dicho antes el aire lo respiramos más denso a medida que descendemos. Por tanto cabría esperar que el esfuerzo necesario para respirar aumentase con la profundidad y así es. De hecho el esfuerzo necesario para exhalar el aire a través del regulador aumenta progresivamente con la profundidad. Sin embargo existen “truquitos” de ingeniería como el efecto Venturi ( que ya explicaremos) que hacen que , durante la inhalación, el regulador se pueda poner incluso más “ suave” , si está bien diseñado. Mantener ese “ efecto Venturi” controlado, sin que nos dé sobrepresión, a cualquier profundidad ya es otro cantar. Pero no corramos y vayamos paso a paso.
No hemos dicho en qué unidades se mide la cantidad de aire o caudal que solicitamos a un regulador. La unidad de medición son los litros / minuto. Ya explicaremos más adelante la diferencia de expresar este valor en “condiciones normales” o a una determinada presión.
Después de estas primeras explicaciones comprenderéis que se me pongan los pelos de punta cuando escucho en alguna tienda de buceo a alguien que después de ponerse el regulador en la boca afirma “este regulador da mucho caudal”.
Lo único que se puede afirmar es que ese regulador, en superficie y con el poco caudal solicitado tiene un esfuerzo de inhalación bajo y un comportamiento agradable.
Para poder hacer esas afirmaciones, hay que someter ese regulador a la profundidad de 50 ó 60 mts. (según norma EN250 o US NAVY standards ,respectivamente) y solicitarle un caudal muy superior al de uso normal.
Como es obvio para que esto sea objetivo, se deben realizar dichas pruebas con unos simuladores de respiración contenidos en cámaras hiperbáricas, que reproducen las condiciones extremas de funcionamiento, obteniendo mediciones de esfuerzos y gráficas especiales. Las condiciones de prueba y la interpretación de los resultados fueron establecidos primero por la US NAVY y recogidas por la norma Europea EN250.
¿CÓMO FUNCIONA UN REGULADOR?
En buceo deportivo se utilizan botellas cargadas a 200 atm. ( en equipos terrestres como los de los bomberos, se utilizan botellas a 300 atm.). El regulador nos va a reducir esa presión variable durante la inmersión (200 ? 0) a la presión ambiente. Sería prácticamente imposible conseguir unas prestaciones constantes y con la sensibilidad requerida en una sola reducción de presión. Por ello esta reducción de presión se hace en dos etapas. Incluso los antiguos reguladores “bitráquea” eran de dos etapas (salvo algún modelo muy arcaico). En ellos las dos etapas estaban construidas en un mismo cuerpo metálico comunicadas por un taladro. En los actuales reguladores las dos etapas están separadas y unidas por un latiguillo flexible.
1ª ETAPA:
Como todos los buceadores saben , esta parte del regulador se acopla al grifo de la botella, mediante el sistema de conexión INT o DIN ( ya analizaremos en otro apartado los tipos de conexiones, sus roscas y su razón de ser ).
Su misión es reducir la presión variable de la botella a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente (observación importante ).
De forma muy esquemática consta de :
1º) Una válvula de alta presión, que abre y cierra el paso entre la cámara de alta (en contacto directo con la presión variable de la botella ) y la cámara de baja, que estará a 10 atm. por encima de la presión ambiente y que llega por el latiguillo hasta la válvula de baja presión situada en la 2ª etapa del regulador.
2º) Una membrana que se deforma o bien un pistón que se desplaza, empujando y abriendo la válvula de alta.
3º) Un muelle que nos permite regular la presión de baja, que de fábrica y después de las revisiones debe estar ajustado de forma que nos de las 10 atm. mencionadas.
FUNCIONAMIENTO:
Para facilitar la comprensión utilizaremos como ejemplo el mecanismo de membrana.
Antes de abrir el grifo :
El muelle y la presión ambiente empujan y deforman la membrana que mantiene la válvula de alta, abierta ( todos los reguladores cuando no están conectados tienen la válvula de alta abierta). En estos momentos la válvula de baja (en la segunda etapa) está cerrada.
Abrimos el grifo :
El aire empieza a circular, la presión empieza a crecer pasando de la cámara de alta a la de baja a través de la válvula de alta. Esta presión comprime la membrana contra el muelle hasta que al llegar a 10 atm. la membrana deja de empujar la válvula de alta, permitiendo a ésta cerrar. En estos momentos ya no pasa más aire por la válvula por lo que la presión de la cámara de baja se mantiene constante.
El valor de 10 atm. depende de lo fuerte o flojo que tengamos ajustado el muelle. Si durante el ajuste comprimimos más este muelle, necesitaremos acumular más presión hasta permitir que cierre la válvula y la presión de la cámara de baja será mayor.
Durante el buceo :
A medida que consumimos aire, la presión en la cámara de baja deja de estar en equilibrio con la fuerza ejercida por el muelle y la presión ambiente transmitida por la membrana por lo que nuevamente el muelle empuja a la membrana que a su vez abre la válvula de alta, permitiendo el paso del aire de una cámara a otra hasta que se restablezca el equilibrio a 10 atm. Este ciclo se repite cada vez que respiramos o hinchamos el chaleco.
RESUMIENDO:
La 1ª etapa es una fuente de aire a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente. Para que ello sea así es necesario que el agua penetre en la zona donde está el muelle. De esta forma la presión exterior del agua se suma a la fuerza del muelle . Dicho de otra forma, sea cual sea la profundidad a la que nos encontremos entre el interior y el exterior del latiguillo habrá siempre una diferencia de presión de 10 atm.
NOTA : Algún fabricante ajusta sus 1as etapas a 12 atm. pero lo normal es que ésta esté entre 9 y 10 atm.
2ªETAPA:
Más adelante explicaremos los diferentes tipos de 2as etapas. Para facilitar la comprensión nos centraremos en el tipo “Down Stream”, que además constituye la mayoría de modelos existentes en el mercado.
Misión : Reducir la presión de baja de 10 atm. a la presión ambiente, dándonos más o menos aire en función del caudal solicitado.
De forma muy esquemática consta de :
1º) VALVULA DE BAJA.- Esta válvula cierra , empujada por un muelle , el paso del aire proviniente del latiguillo. Cuando está situada como en el esquema (en el lado de menor presión - por debajo de la corriente de aire ) se denomina del tipo Down Stream (de ahí su nombre). Este tipo de válvula , como se puede apreciar en el esquema, abriría automáticamente en caso de que la primera etapa suministrase una presión por encima de la deseada. Por tanto actúa también como válvula de seguridad.
2º)MEMBRANA DE DEPRESION.- Membrana de silicona muy delgada, con un disco en el centro (de metal o plástico) que se apoya sobre la palanca.
3º) PALANCA .- Horquilla de Inox, que al bascular , tira del eje de la válvula, abriendo el paso del aire.
4º) MEMBRANA DE EXHALACION .- Membrana de silicona que actúa de válvula antirretorno. Se abre al exterior cuando exhalamos y se cierra contra el cuerpo de la segunda etapa cuando inhalamos, impidiendo la entrada del agua durante esta operación.
FUNCIONAMIENTO:
Cuando inhalamos a través del regulador producimos una diferencia de presión sobre la membrana de depresión que es empujada desde el exterior por el agua que entra por los orificios de la tapa de la 2ª etapa.
En su movimiento la membrana hace bascular la palanca que, por su otro extremo, tira de la válvula de baja, venciendo la fuerza del muelle. Así se abre el paso del aire que llena nuestra boca y los pulmones.
Cuando la presión en nuestros pulmones sea igual a la presión ambiente, la membrana estará en equilibrio con la presión exterior. En ese momento la palanca y la válvula han vuelto a su punto de reposo cerrando el paso del aire.
Al solicitar más o menos caudal, los desplazamientos de la válvula serán mayores o menores respectivamente, antes de llegar al punto de equilibrio. El desplazamiento máximo de la válvula de baja limitará el caudal máximo que es capaz de dar el regulador.
