¿Simplemente aire? Del aire exterior al aire respirable en tu botella de buceo
¿Qué sucede entre el aire exterior y una botella de buceo llena? Una mirada detallada a compresores, enfriamiento, secado, filtrado y el control del aire respirable.
1. Simplemente aire
Durante las inmersiones de introducción casi siempre les digo a los buceadores principiantes lo mismo: en una botella de buceo no hay oxígeno puro ni ningún gas respirable especial. Simplemente hay aire. El mismo aire que respiramos aquí en la superficie y que hemos estado respirando toda nuestra vida. Nada especial. Lo único especial es que hemos comprimido mucho de ese aire en una botella relativamente pequeña. Eso suele tranquilizar a la gente. Y en esencia, es cierto.
Pero esto menosprecia considerablemente el trabajo que se realiza en una estación de llenado. Porque hay mucho más implicado que simplemente comprimir aire en una botella. Se necesita un equipo especializado y bastante costoso: no solo un compresor, sino también todo tipo de equipos auxiliares para asegurarse de que el aire finalmente sea adecuado para respirar bajo el agua.
Entre el aire exterior que aspira un compresor y el aire respirable que finalmente llega a tu botella de buceo bajo alta presión, ocurre mucho. Ese aire debe comprimirse en varias etapas, ser enfriado entre ellas, ser liberado de agua y aceite y finalmente pasar por un sistema de filtrado. Tenemos que evitar que contaminantes del ambiente o del proceso de compresión entren en el aire respirable. Y también debemos poder controlar si el producto final es efectivamente lo suficientemente limpio para inhalar bajo el agua. Así que llenar una botella de buceo es en esencia comprimir mucho aire común en una botella.
2. ¿Qué es realmente el aire?
Toda nuestra vida transcurre en el aire. Desde nuestra primera respiración poco después del nacimiento hasta nuestro último aliento, estamos siempre rodeados por él. Nos movemos en él, trabajamos en él, dormimos en él y lo inhalamos y exhalamos cada pocos segundos. Precisamente porque el aire siempre está presente, casi nunca reflexionamos sobre él.
El buceo es una de las excepciones. En cuanto nos sumergimos, abandonamos el entorno donde nuestro cuerpo normalmente funciona. De repente, debemos llevar el aire que necesitamos con nosotros. Lo mismo ocurre, aún más extremado, en los viajes espaciales. Bajo el agua y en el espacio, algo que en la superficie es totalmente obvio se convierte en una necesidad vital que debemos organizar técnicamente.
¿Pero qué es realmente el aire?
El aire no es una sustancia única, sino una mezcla de varios gases. Dejando de lado el vapor de agua, el aire seco común está compuesto aproximadamente por un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno. El pequeño resto consiste principalmente de argón, con aproximadamente un 0,04% de dióxido de carbono (CO₂) y trazas de otros gases. Esto suena como si el aire fuera igual en todas partes. Y sorprendentemente para los componentes principales, eso es aproximadamente cierto. La proporción entre nitrógeno y oxígeno no cambia de repente porque te encuentres en Curazao, en los Países Bajos o en alta montaña.
Pero el aire nunca es solo esa lista ordenada de gases del libro de química. El aire exterior también contiene vapor de agua, y su cantidad puede variar enormemente. Cuanto más caliente está el aire, más vapor de agua puede contener. En regiones cálidas y húmedas como el Caribe, el Amazonas y el sudeste de Asia, el vapor de agua puede representar varios por cientos del aire. En zonas desérticas, como alrededor del Mar Rojo en Egipto y Arabia Saudita, la humedad relativa del aire suele ser mucho menor. Sin embargo, el aire cálido del desierto puede contener en términos absolutos una buena cantidad de vapor de agua. Por contrario, el aire polar helado puede tener una humedad relativa del 100% y sin embargo contener mucho menos agua que el aire cálido del desierto. Cuanto más frío está el aire, menos vapor de agua se necesita para saturarlo.
Además, el aire exterior contiene pequeñas partículas y sustancias que dependen mucho del ambiente. A menudo lo notamos sin pensar en ello. El aire junto al mar huele diferente que el aire en un bosque, y el aire en medio de una ciudad concurrida huele distinto nuevamente. El aire marino contiene, por ejemplo, gotas microscópicas y partículas de sal que las olas y el agua salpicada arrojan al aire. El característico aroma del mar no proviene de la sal misma, sino principalmente de sustancias volátiles producidas en y alrededor del mar. En un bosque encontramos polen, polvo y todo tipo de sustancias orgánicas provenientes de plantas y árboles.
En áreas urbanas e industriales pueden añadirse sustancias muy diferentes. Los gases de escape, el humo y los procesos de combustión introducen, entre otros, partículas finas, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono en el aire. Bajo ciertas condiciones puede formarse una mezcla de contaminación atmosférica que llamamos smog. También los disolventes, pinturas, combustibles y otros productos químicos pueden emitir compuestos volátiles al aire ambiental. Por lo tanto, el aire es en gran medida la misma mezcla de nitrógeno y oxígeno en todas partes, pero eso no significa que todo el aire exterior sea igualmente limpio. Y para un compresor eso marca una gran diferencia. Un compresor, de hecho, no fabrica aire. Usa el aire que ya existe. Así que un buen aire respirable no comienza en el compresor, sino en el aire que el compresor aspira.
3. ¿Qué es un compresor de buceo?
Para comprimir aire necesitas un compresor. Dicho de forma sencilla, es una máquina que aspira aire y luego comprime ese aire en un volumen cada vez menor, aumentando así la presión. Las partículas de aire o las moléculas de gas se acercan cada vez más unas a otras.
Los compresores se encuentran por todas partes. En un taller se usa aire comprimido para herramientas y para inflar neumáticos. Los frigoríficos y los aires acondicionados tienen compresores, y también desempeñan un papel importante en diversos procesos industriales. El principio básico es siempre el mismo: se comprime un gas para aumentar su presión. Un compresor de buceo hace esencialmente lo mismo, pero lleva este proceso bastante más lejos. Un compresor común que encuentras en la ferretería habitualmente genera una presión de aproximadamente 8 a 10 bar. Compresores más potentes para talleres pueden proporcionar por ejemplo de 10 a 15 bar. Eso es más que suficiente para un neumático de coche o herramientas neumáticas, pero para los buceadores eso no es suficiente. Nosotros necesitamos una presión mucho más alta.
El aire que nos rodea a nivel del mar está a una presión de aproximadamente 1 bar. Una botella de buceo normalmente se llena hasta 200 bar y algunas botellas y sistemas de almacenamiento trabajan con 300 bar o un poco más. Para tener una idea de lo que eso significa: a 200 bar, muy simplificadamente, hemos comprimido aproximadamente 200 litros de aire exterior en un volumen de un litro. En una botella de buceo de 11 litros a 200 bar hay aproximadamente 2.200 litros de aire, medidos a presión atmosférica normal.
Eso no quiere decir que un compresor simplemente expulse aire con una presión de 200 o 300 bar. El aire se comprime paso a paso. En un compresor típico de alta presión para botellas de buceo, eso ocurre en tres, cuatro o a veces más etapas de compresión. Cada etapa consiste esencialmente en el mismo proceso. Una cantidad de aire es aspirada hacia un cilindro, un pistón reduce el espacio disponible y el aire comprimido se envía a la siguiente etapa. Allí ese mismo aire se vuelve a comprimir en un volumen aún más pequeño, aumentando su presión.
Esto no ocurre de una sola vez, y hay buenas razones para ello. El aire se calienta al comprimirse. Al mismo tiempo, el aire exterior aspirado contiene vapor de agua, del cual parte se condensa durante los procesos de compresión y enfriamiento. Por ello, el aire se enfría entre las diferentes etapas de compresión y se separa el agua de condensación.
Así pues, un compresor de buceo no es una sola bomba que eleva el aire directamente de 1 a 200 o 300 bar. Más bien es una cadena de etapas consecutivas de compresión en las que la presión se incrementa progresivamente y el aire se enfría y trata entre cada etapa. Un compresor consta de varias 'etapas', con cilindros y pistones que van siendo cada vez más pequeños. Después de cada etapa, la misma cantidad de aire ocupa menos volumen. Por eso, se necesita menos espacio para seguir comprimiendo ese aire.
En un compresor típico de alta presión con cuatro etapas, el cilindro de la primera etapa puede tener un diámetro de aproximadamente 110 mm. Esta primera etapa aumenta la presión del aire aspirado desde aproximadamente 1 bar hasta unos 3 bares. Luego el aire fluye a través de tubos de enfriamiento, donde se elimina parte del calor generado durante la compresión.
El segundo cilindro es ya mucho más pequeño, por ejemplo de 60 mm de diámetro, y comprime el aire aún más hasta aproximadamente 15 bar. Luego, el aire se enfría nuevamente y se separa el condensado. La tercera etapa es aún más pequeña — por ejemplo 32 mm — y aumenta la presión hasta aproximadamente 50 a 70 bar. De nuevo se enfría el aire y se separa el condensado antes de que el aire pase a la última etapa. Solo en la cuarta etapa, cuyo cilindro en este ejemplo tiene aproximadamente 12 mm de diámetro, el aire se incrementa hasta la presión final de 200, 300 bar o un poco más. Luego sigue una última refrigeración y se separa nuevamente el condensado. Así, la misma cantidad de aire se comprime en cuatro pasos sucesivos y los cilindros se vuelven cada vez más pequeños. Esto no es casualidad. A medida que la presión aumenta, el volumen de la misma cantidad de aire disminuye continuamente. Por eso, cada etapa sucesiva debe procesar un volumen de aire mucho más pequeño que la anterior.
| 1a etapa | 2a etapa | 3a etapa | 4a etapa | |
|---|---|---|---|---|
| Compresión | 1 bar → ±3 bar | ±3 bar → ±15 bar | ±15 bar → ±50–70 bar | ±50–70 bar → 200–300+ bar |
| Cilindros | 110 mm | 60 mm | 32 mm | 12 mm |
Además, la palabra «etapas» también la conoces de tu regulador, que tiene una primera y una segunda etapa. Solo que allí ocurre exactamente lo contrario. Mientras que las diferentes etapas de un compresor aumentan progresivamente la presión, las dos etapas de tu regulador reducen esa alta presión nuevamente hasta la presión ambiental. La primera etapa es la parte que se conecta a la válvula de tu botella de buceo. Esta reduce la presión de la botella, por ejemplo de 200 bar, a una presión media de aproximadamente 8 a 10 bar por encima de la presión ambiente. A continuación, la segunda etapa — la parte con la boquilla por donde respiras — reduce esa presión media aún más hasta la presión ambiental. Esa presión ambiental depende, por supuesto, de la profundidad a la que buceas. En la superficie es aproximadamente 1 bar, a 10 metros alrededor de 2 bar y a 20 metros aproximadamente 3 bar. Tu regulador se adapta a ello y entrega el aire siempre a una presión aproximadamente igual a la del agua que te rodea en ese momento. Por lo tanto, un compresor y un regulador hacen, en cierto sentido, exactamente lo contrario: el compresor eleva el aire en diferentes etapas desde la presión ambiental de aproximadamente 1 bar hasta 200–300 bar, mientras que el regulador reduce esa presión en dos etapas de 200 (o 300) bar de nuevo hasta la presión ambiental.
4. ¿Qué aspira el compresor?
Ya vimos anteriormente que un compresor no produce aire. Aspira el aire de su entorno y lo comprime. Eso significa que la calidad del aire respirable no comienza solo en el sistema de filtros. Un buen aire respirable comienza con un buen aire de aspiración.
Antes de que el aire exterior entre al compresor, primero pasa por un filtro de aspiración. En primer lugar, es un filtro de partículas: retiene polvo, arena, polen y otras pequeñas partículas sólidas que no queremos que entren en el compresor. En un ambiente polvoriento o salino dicho filtro no solo es importante para la calidad del aire, sino también para la duración del propio compresor. Sin embargo, un filtro de aspiración no convierte el aire contaminado exterior en aire limpio. Contaminantes gaseosos como el monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂) y vapores de combustibles, pinturas o disolventes pueden atravesarlo sin problema. Por eso sigue siendo importante de dónde toma el compresor su aire. Por ejemplo, no se debe colocar una entrada de aire junto al escape de un coche, camión o generador diésel. También conviene mantener alejados del punto de aspiración el humo, pinturas, disolventes, combustibles, productos de limpieza y otras sustancias volátiles.
Un riesgo particular lo representan los gases de combustión. En ellos puede liberarse monóxido de carbono (CO): un gas incoloro e inodoro que puede ser peligroso incluso en concentraciones muy pequeñas. Si hay un generador en funcionamiento, un motor de auto u otro motor de combustión cerca de la entrada de aire, el compresor podría aspirar esos gases de escape junto con el aire. También la salida de otro motor o una sala de compresores con mala ventilación pueden influir en la calidad del aire aspirado. Un compresor mueve continuamente grandes volúmenes de aire. Algo que a cierta distancia parece inofensivo, puede así llegar hasta la entrada de aire. Por eso un filtro ubicado después del compresor no es un permiso para aspirar aire de mala calidad. Los filtros pueden hacer mucho, pero no todo, y su capacidad es limitada. Cuanto más limpio sea el aire que entra al principio del proceso, más fácil es producir aire respirable fiable al final.
Existen también sistemas que tratan el aire aspirado antes de que llegue al compresor. El filtro de aspiración común detiene principalmente polvo, arena, polen y otras partículas sólidas, pero también hay sistemas mucho más especializados. Por ejemplo, existen instalaciones que reducen el contenido de CO₂ del aire de aspiración antes de comprimirlo. Otros sistemas usan, por ejemplo, luz ultravioleta para inactivar microorganismos como bacterias, virus y hongos en el aire aspirado. Tales sistemas pueden ser útiles cuando las condiciones dificultan obtener aire de aspiración suficientemente limpio. El principio es interesante: en lugar de intentar eliminar una sustancia indeseable al final del proceso del aire comprimido, se aborda el problema antes de que el aire llegue al compresor. Pero incluso estos sistemas no cambian el principio básico: cuanto más limpia sea el aire que aspiras, mejor.
No solo la contaminación influye. También la temperatura y la humedad del aire tienen gran impacto en el trabajo que debe realizar un compresor y su sistema de filtrado. Esto se nota, por ejemplo, en un clima tropical como el de Curazao. El aire caliente puede contener mucha vapor de agua y un compresor aspira cientos de litros de este aire cada minuto. Toda esa agua inicialmente simplemente entra en el compresor. Durante la compresión, el aire se calienta y al enfriarse posteriormente una parte de ese vapor de agua se condensa en agua líquida. Cuanto más caliente y húmedo sea el aire aspirado, más agua tendrá que eliminar el sistema y mayor será la carga sobre el sistema de secado y los filtros. Por eso, para una estación de llenado sí importa dónde se sitúa el compresor y dónde está su toma de aire.
5. Calor y agua
Quien observe un compresor funcionando por un tiempo notará rápidamente dos cosas: se calienta y sale mucha agua de él. Eso puede parecer extraño. Al fin y al cabo, solo metemos aire en la máquina. ¿De dónde vienen entonces tanto el calor como el agua?
¿Por qué se calienta el aire cuando lo comprimes?
Cuando comprimimos aire, acercamos las moléculas de gas entre sí. Esto requiere trabajo. Parte de esa energía se convierte en calor dentro del gas, aumentando así notablemente la temperatura del aire durante la compresión. Este principio también puedes experimentarlo en casa. Si usas una bomba de bicicleta para inflar rápidamente una llanta, la bomba se calienta. Un compresor de buceo hace esencialmente lo mismo, pero de forma continua y a presiones mucho más altas. Por eso el aire se enfría tras cada etapa de compresión. El aire caliente pasa por tubos de refrigeración o intercoolers a los que un ventilador hace pasar aire exterior, disipando gran parte del calor. Después de la última etapa de compresión, se realiza un enfriamiento similar en el aftercooler o enfriador final. Esta refrigeración no solo es importante para el compresor, sino que tiene un segundo efecto.
¿De dónde viene toda esa agua?
El agua que sale del compresor no es producida por él. Ya estaba en el aire exterior aspirado, solo que no como agua líquida sino como invisible vapor de agua. Vimos antes que el aire caliente puede contener mucho más vapor de agua que el aire frío. Entonces, cuando el aire se enfría puede llegar un momento en que ya no puede retener todo el vapor de agua presente en forma gaseosa. El aire se satura. La temperatura a la que esto ocurre se llama punto de rocío. Si el aire se enfría más allá del punto de rocío, el vapor de agua comienza a condensarse en pequeñas gotas de agua líquida. Esto mismo ocurre cuando por la mañana hay rocío en el césped, cuando un vaso frío se humedece por fuera o cuando un espejo se empaña durante la ducha. El agua no aparece de la nada: ya estaba como vapor en el aire.
En un compresor sucede exactamente lo mismo, pero a mucha mayor escala. El compresor aspira continuamente grandes cantidades de aire exterior. En un clima cálido y húmedo cada metro cúbico contiene bastante agua. Durante la compresión, el aire se calienta y posteriormente se enfría repetidamente entre las etapas de compresión. En cada enfriamiento una parte del vapor de agua presente se condensa. Los separadores de condensado eliminan el agua líquida resultante del flujo de aire. Este agua no es limpia. En un compresor lubricado con aceite, además del agua original del aire exterior, contiene pequeñas cantidades de aceite del compresor. El resultado es un condensado aceitoso que se recoge y debe ser eliminado por separado. Aún así, ni el enfriamiento ni el separador eliminan toda el agua del aire. Después del último separador el aire comprimido todavía contiene vapor de agua. Y justamente esa humedad residual es importante en el siguiente paso: el secado y filtrado de nuestro aire respirable.
6. ¿Qué no debe contener tu botella?
Ya hemos visto que el aire exterior que aspira un compresor puede contener bastante agua y que durante y después de la compresión debemos eliminar esa humedad tanto como sea posible del aire. Pero el agua no es la única cosa que preferimos no encontrar en nuestro aire respirable final. Otras sustancias pueden entrar en el aire comprimido a través del aire exterior aspirado o durante el proceso de compresión. Por ejemplo, monóxido de carbono, una concentración elevada de dióxido de carbono, aceite o compuestos orgánicos volátiles. Algunos de estos son indeseables incluso en cantidades muy pequeñas, especialmente cuando los respiramos bajo presión y a profundidad.
Sin embargo, esto no significa que el aire respirable deba ser químicamente completamente puro. Eso sería imposible. Como vimos al principio, el aire ya es una mezcla de diferentes gases y el aire exterior siempre contiene pequeñas cantidades de otras sustancias. Lo importante es qué sustancias están presentes y en qué concentración. Por eso, analicemos primero las sustancias principales que no queremos — o que solo queremos en cantidades muy pequeñas — en nuestra botella de buceo.
Monóxido de carbono (CO)
El monóxido de carbono es una de las contaminaciones más peligrosas que pueden entrar en el aire respirable. El gas es incoloro e inodoro y se forma por la combustión incompleta. Los gases de escape de los coches, generadores y otros motores de combustión son fuentes importantes posibles. El CO es peligroso porque se une a la hemoglobina en la sangre con mucha más fuerza que el oxígeno. Esto reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. Para un buceador, esto es especialmente peligroso. Bajo el agua, la presión parcial de un gas aumenta con la presión ambiental. Una contaminación que en la superficie está solo en una concentración muy baja, se inhala a una presión parcial mayor a profundidad. La mejor defensa contra el CO es principalmente evitar que sea aspirado. La ubicación adecuada de la toma de aire es esencial. Algunos sistemas de filtrado contienen además un catalizador, como la hopcalita, que puede transformar el CO en CO₂.
Dióxido de carbono (CO₂)
El dióxido de carbono está presente de forma natural en el aire exterior y se produce, entre otras cosas, en la respiración y la combustión. En el aire abierto, la concentración normalmente está en algunos cientos de partes por millón (ppm), pero en espacios mal ventilados esta concentración puede aumentar considerablemente. El CO₂ es una parte normal de nuestra respiración: nuestro cuerpo lo produce continuamente y lo exhalamos. Sin embargo, una concentración demasiado alta en el aire inhalado dificulta la eliminación de CO₂ del cuerpo. Esto puede causar, entre otras cosas, dolores de cabeza, dificultad para respirar, respiración acelerada y finalmente síntomas más graves. Para los buceadores, el CO₂ es además un gas importante porque el esfuerzo, una alta resistencia al respirar y una ventilación pulmonar insuficiente pueden contribuir a la acumulación de CO₂ en el cuerpo. Por eso no queremos empezar con una concentración aumentada en nuestro aire respirable. Un filtro estándar de aire respirable no elimina necesariamente el CO₂ de forma efectiva. Si un compresor aspira aire con un contenido elevado de CO₂, esto puede acabar en el aire procesado. Por ello, la buena ventilación y la ubicación de la toma de aire son de nuevo importantes. Para situaciones en las que el aire aspirado contiene estructuralmente demasiado CO₂, existen sistemas especiales que eliminan el CO₂ del aire antes o después de la compresión.
Agua (humedad)
El agua también solo debe estar presente en cantidades muy limitadas en el aire respirable. La humedad en una botella de buceo puede con el tiempo causar corrosión, especialmente en botellas de acero. Además, el agua puede congelarse a temperaturas muy bajas y causar problemas en válvulas y reguladores. Esto es especialmente relevante cuando el aire comprimido se enfría mucho al expansarse. Por eso se presta mucha atención durante todo el proceso de compresión a la refrigeración, separación de condensados y secado. El tamiz molecular en el filtro final elimina una gran parte del vapor de agua remanente.
Aceite e hidrocarburos
Muchos compresores de alta presión están lubricados con aceite. Por supuesto, ese aceite no debe entrar en cantidades significativas en el aire respirable. Durante el proceso de compresión, pueden ser arrastradas cantidades muy pequeñas de aceite en forma de gotas, aerosol o vapor con la corriente de aire. Además, los hidrocarburos pueden estar ya presentes en el aire aspirado, por ejemplo debido a combustibles, disolventes o gases de escape. Los separadores eliminan el aceite líquido y aerosoles, mientras que el carbón activo tiene un papel especialmente importante en la eliminación de vapores de aceite y otros compuestos orgánicos. El aire respirable de buena calidad debe ser al final casi inodoro y sin sabor. Un olor o sabor claramente a aceite o químico es siempre motivo para desconfiar de la calidad del aire.
Oxígeno
También el contenido de oxígeno es un parámetro importante. El aire exterior común contiene aproximadamente un 20,9% de oxígeno. Por eso, en el aire comprimido común esperamos una proporción similar. Un porcentaje de oxígeno claramente diferente puede indicar que el aire está mezclado con otro gas o que algo en el proceso de producción o llenado no ha ocurrido como se pretendía. En Nitrox, aumentamos conscientemente el porcentaje de oxígeno. Pero esa es otra historia, que abordaremos en un capítulo aparte.
COVs
Finalmente, en el aire pueden encontrarse diversos compuestos orgánicos volátiles, a menudo denominados con la abreviatura inglesa VOCs: Volatile Organic Compounds. No es una sustancia específica, sino un gran grupo de compuestos que se evaporan fácilmente. Pueden provenir, por ejemplo, de gasolina y diésel, pinturas, adhesivos, productos de limpieza y disolventes. Cuáles COVs pueden estar presentes y qué tan dañinos son varía mucho. Por lo tanto, la primera línea defensiva vuelve a ser sencilla: asegurarse de que el compresor succiona aire exterior lo más limpio posible. El carbón activo puede adsorber muchos vapores orgánicos, pero también aquí vale que un filtro no es una carta blanca para aspirar aire contaminado. Al final, se reduce siempre al mismo principio: lo que no entra en el aire aspirado, no es necesario eliminarlo después.
7. Del aire comprimido al aire respirable
Ahora sabemos qué sustancias preferimos no encontrar en nuestra botella de buceo. Parte de ellas podemos mantener fuera del compresor garantizando aire de admisión limpio. Otra parte se elimina durante el proceso de compresión cuando el aire se enfría y se separa el condensado. Pero aún no hemos terminado. Después de la última etapa de compresión, el aire comprimido aún contiene vapor de agua y pueden haber pequeñas cantidades de vapor de aceite y otras impurezas. Antes de poder almacenar este aire como aire respirable en nuestras botellas, debe ser tratado adicionalmente. Para ello, usamos un sistema de filtración especial.
Tamiz molecular
Uno de los materiales más importantes en un filtro de aire respirable es un tamiz molecular. Suele estar hecho de zeolita: un material duro y cristalino compuesto principalmente por silicio, aluminio y oxígeno. En un cartucho de filtro, suele presentarse en forma de pequeños gránulos o bolitas. Lo especial está en su interior. La zeolita tiene una estructura cristalina con una enorme red de poros y canales microscópicos. Esto hace que un puñado de esos gránulos tenga, en realidad, una sorprendente superficie interna donde se pueden adherir moléculas de agua.
Este proceso se llama adsorción. Se parece a la absorción, pero hay una diferencia importante. En la absorción, una sustancia es incorporada dentro de otro material, como el agua en una esponja. En la adsorción, las moléculas se adhieren a la superficie de un material. Un tamiz molecular extrae así el vapor de agua restante del aire comprimido y reduce el contenido de humedad mucho más allá de lo que solo el enfriamiento y la separación mecánica podrían lograr.
Carbón activo
Otro material filtrante muy utilizado es el carbón activo. También este material tiene una estructura microscópica que proporciona una enorme superficie interna. El carbón activo adsorbe, entre otros, vapores de aceite y varios compuestos orgánicos. Así ayuda no solo a eliminar sustancias dañinas, sino también olores y sabores no deseados del aire respirable. Esto último es muy reconocible para un buceador. Un buen aire respirable no debería tener olor ni sabor. Si durante una inmersión sientes claramente olor a aceite, gases de escape o un olor químico, es una señal de que algo podría estar mal.
Catalizador
Algunos sistemas de filtrado también contienen un catalizador, por ejemplo hopcalita. Este material, una mezcla marrón-negra de óxidos de manganeso y cobre que parece café molido grueso, se usa para transformar el monóxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO₂). Un catalizador acelera una reacción química sin consumirse en el proceso. En este caso, el monóxido de carbono reacciona con oxígeno, formando dióxido de carbono:
2 CO + O₂ → 2 CO₂
Puede parecer extraño — después de todo, no queremos tampoco concentraciones altas de CO₂ en nuestro aire respirable — pero el monóxido de carbono es peligroso incluso en concentración muy baja. Su transformación en CO₂ permite reducir drásticamente el nivel de CO. Además, este tipo de catalizador solo funciona bien bajo ciertas condiciones. La humedad es crucial: demasiado vapor de agua puede reducir mucho su eficacia. Por eso es importante secar bien el aire primero.
Un filtro tiene una capacidad limitada
Ninguno de estos materiales funciona indefinidamente. Un tamiz molecular eventualmente se satura con agua. El carbón activo se carga con las sustancias que retiene. También el funcionamiento de un catalizador depende de las condiciones en que se use. Por eso, los cartuchos de filtro tienen una vida útil limitada. Cuánto duran depende, entre otras cosas, de la cantidad de aire que circula, la temperatura del aire comprimido y sobre todo de la cantidad de humedad que el filtro debe procesar. Esto explica por qué es tan importante un buen enfriamiento y una separación del agua antes del filtro. Cada gota de agua que puedas eliminar antes del sistema no tendrá que ser retenida por el material del filtro.
Un filtro no es una caja mágica
Es tentador ver el sistema de filtros como el componente que convierte automáticamente cualquier tipo de aire comprimido en aire respirable limpio. Pero no funciona así. Un filtro solo puede eliminar aquello para lo que fue diseñado, y sólo mientras el material del filtro tenga suficiente capacidad. Algunas impurezas casi no son o no son en absoluto eliminadas por un cartucho de filtro estándar. Por eso, el aire respirable de buena calidad comienza mucho antes en el proceso: con aire de aspiración limpio, un compresor bien mantenido, un enfriamiento y separación de condensados efectivos y un cambio oportuno del material del filtro. Así, la cadena de filtración es un paso final crucial en el tratamiento del aire. Pero no puede reparar lo que en etapas previas del proceso haya ido fundamentalmente mal. Por eso, una estación de llenado seria no confía en un solo filtro. El aire se trata en varias etapas, cada una enfrentándose a un problema diferente.
Primero se retiene polvo y otras partículas sólidas del aire aspirado. Durante y después de la compresión se separan el agua líquida y el aceite. En instalaciones más completas, el aire comprimido se enfría y seca aún más (mediante secadores refrigerados), para condensar y eliminar más agua. Luego, materiales filtrantes como tamiz molecular y carbón activo eliminan el vapor de agua restante, vapores de aceite y otras impurezas. Adicionalmente, se pueden usar filtros o catalizadores específicos para sustancias concretas. El principio siempre es el mismo: eliminar cada impureza lo más temprano y eficientemente posible, para que el siguiente paso tenga que hacer lo menos posible.
Lingüísticamente es interesante que llamemos "filtración" a todos esos procesos diversos por comodidad. Técnicamente, en realidad ocurren muchas cosas. El polvo y otras partículas sólidas son retenidos. Las gotas de agua y aceite son separadas. El vapor de agua y compuestos orgánicos son adsorbidos por materiales como tamiz molecular y carbón activo. Y algunas sustancias incluso pueden ser químicamente transformadas con ayuda de un catalizador. "Filtrar" es pues una palabra sorprendentemente simple para una serie de procesos físicos y químicos muy diferentes. Cada técnica combate un problema distinto. Una gota de agua requiere un enfoque distinto al vapor, y una partícula de polvo se comporta muy diferente a una molécula de monóxido de carbono. Por eso, un buen sistema de aire respirable normalmente consta de diferentes etapas.
8. ¿Cuándo es aire realmente "aire respirable"?
En los dos párrafos anteriores vimos qué sustancias preferimos no encontrar en nuestro aire respirable y cómo las filtramos. Eso no significa que el aire respirable deba estar químicamente perfectamente puro. Eso sería imposible. Incluso el aire exterior limpio contiene, por ejemplo, dióxido de carbono y vapor de agua, y después de la compresión y filtración pueden quedar aún pequeñas cantidades de aceite, hidrocarburos u otras impurezas. La cuestión no es sólo qué hay en el aire, sino cuánto. O dicho de manera más simple: ¿qué tan limpio es suficientemente limpio?
Para ello existen normas. Estas establecen qué requisitos debe cumplir el aire comprimido antes de poder usarse como aire respirable. Se examina, entre otras cosas, el contenido de oxígeno y las cantidades máximas permitidas de monóxido de carbono, dióxido de carbono, agua y aceite. Curiosamente no existe una norma mundial universal. En Europa se usa principalmente la EN 12021, mientras que en Estados Unidos CGA Grade E es una referencia importante para aire de buceo. Canadá usa CSA Z180.1 y Australia y Nueva Zelanda AS/NZS 2299.1. China tiene su norma nacional GB 18435-2007 que se refiere específicamente a gases respirables para buceadores. Muchos países más pequeños no tienen una norma propia específica para aire de buceo y en la práctica se ajustan a uno de estos grandes sistemas normativos o adoptan requisitos similares.
Los valores se expresan en porcentajes, ppm y mg/m³. La unidad ppm significa partes por millón: el número de partes de una sustancia determinada por un millón de partes de aire. Una concentración de 5 ppm de CO significa que por cada millón de moléculas de gas hay aproximadamente cinco moléculas de monóxido de carbono. Por otro lado, mg/m³ indica cuántos miligramos de una sustancia están presentes en un metro cúbico de aire.
| Región | UE | EE.UU. | Canadá | China | Australia/Nueva Zelanda |
|---|---|---|---|---|---|
| Norma | EN 12021 | CGA Grade E | CSA Z180.1 | GB 18435-2007 | AS/NZS 2299.1 |
| O₂ | 20–22% | 20–22% | 20–22% | 20–22% | 20–22% |
| CO₂ | ≤ 500 ppm | ≤ 1.000 ppm | ≤ 600 ppm | ≤ 500 ppm | ≤ 600 ppm |
| CO | ≤ 5 ppm | ≤ 10 ppm | ≤ 5 ppm | ≤ 10 ppm | ≤ 5 ppm |
| H₂O | ≤ 25 mg/m³ | ≤ 24 ppm* | ≤ 34 ppm* | punto de rocío ≤ −21 °C | ≤ 50 mg/m³ |
| Aceite | ≤ 0,5 mg/m³ | ≤ 5 mg/m³ | ≤ 1 mg/m³ | ≤ 5 mg/m³** | ≤ 0,5 mg/m³ |
| THC | — | ≤ 25 ppm | ≤ 10 ppm*** | — | — |
| Olor | Ninguno | Ninguno | Leve | Ninguno | Ninguno |
Lo primero que llama la atención en la tabla es quizás cuántas similitudes hay. En cuanto al contenido de oxígeno, las cinco normas vienen a ser prácticamente iguales: el aire respirable común debe contener aproximadamente un 21% de oxígeno. También están todos de acuerdo en que el monóxido de carbono y el dióxido de carbono deben estar presentes solo en concentraciones muy pequeñas. Sin embargo, los límites no se establecen exactamente en el mismo punto en todas partes. Por ejemplo, para el monóxido de carbono, la EN 12021 permite un máximo de 5 ppm, mientras que la CGA Grade E y la norma china permiten 10 ppm. Para el dióxido de carbono, el límite varía de 500 ppm en Europa y China hasta 1.000 ppm en la CGA Grade E. También para el aceite las diferencias son considerables: desde 0,5 mg/m³ en Europa y Australia/Nueva Zelanda hasta 5 mg/m³ en la norma estadounidense. El límite chino de 5 mg/m³ no es completamente comparable directamente porque allí la niebla de aceite y las partículas se consideran juntas.
También varía la forma en que las normas contemplan las contaminaciones. Por ejemplo, las normas estadounidense y canadiense establecen un límite separado para THC, Hidrocarburos Totales. Estas sustancias pueden provenir, entre otros, de vapores de aceite y combustible. El benceno, que se encuentra entre otros en el vapor de gasolina, es un ejemplo de un hidrocarburo que obviamente no queremos tener en nuestro aire respirable. Los valores europeos, chinos y australiano/neozelandeses en esta comparación no contienen un límite separado para THC en el aire respirable común. Esto no significa que los hidrocarburos no tengan un papel, sino que las normas usan diferentes métodos para especificar la calidad del aire.
Comparar el agua es aún más complicado. La humedad puede expresarse como concentración en ppm o mg/m³, pero también como punto de rocío. Por ejemplo, la norma china usa este último y exige un punto de rocío máximo de −21 °C. En resumen, no existe un número mágico bajo el cual el aire comprimido pase a ser "aire respirable". Los límites exactos varían según la norma y a veces también la forma en que se miden las contaminaciones. Pero el principio es siempre el mismo: el aire debe contener suficiente oxígeno y al mismo tiempo estar lo suficientemente limpio y seco para poder ser inhalado de manera segura. Una norma nos dice cuán limpio debe estar nuestro aire respirable. Pero aún así no sabemos cuán limpio está realmente el aire que sale de nuestro propio compresor. Para eso, debemos hacer mediciones.
9. Confiar está bien, medir es mejor
Como buzo, probablemente ya conozcas un analizador de oxígeno. Quien haya buceado con Nitrox probablemente haya usado este dispositivo para comprobar el porcentaje de oxígeno en una botella antes de la inmersión. Para las otras sustancias que queremos controlar en el aire respirable también existen equipos de medición. Estos pueden ser de varios tipos.
El control más completo es un análisis de laboratorio. En este caso se toma una muestra del aire respirable producido y se examina en un laboratorio especializado. Así se puede determinar con gran precisión cuántos contaminantes de CO, CO₂, agua, aceite y otros contiene el aire. Un análisis así ofrece una imagen fiable de la calidad del aire en el momento en que se tomó la muestra. Pero ahí también radica una limitación. El análisis de laboratorio es una instantánea. Si hoy el aire está excelente, eso no significa automáticamente que la próxima semana siga así. Un filtro se va saturando lentamente, un compresor puede desgastarse y la calidad del aire exterior aspirado también puede cambiar. Un generador que ayer no estaba al lado de la toma de aire, mañana puede estarlo de repente.
Por eso, una estación de llenado debe controlar regularmente o incluso de manera continua la calidad del aire por sí misma. Para ello existen sensores y analizadores para, entre otros, oxígeno (O₂), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂) y humedad. Sistemas más completos pueden además medir, por ejemplo, COVs (compuestos orgánicos volátiles). Los dispositivos de medición de la calidad del aire suelen ser bastante caros, desde unos cientos de euros o dólares para un aparato que solo mide oxígeno, hasta miles de euros o dólares para un equipo profesional combinado que mide varios de estos parámetros simultáneamente, y cifras de cinco dígitos en euros o dólares para un monitor de calidad de aire respirable continuo.
Un sistema de medición así puede detectar cambios mucho más rápido que un análisis periódico de laboratorio. Si el nivel de CO comienza a aumentar repentinamente o el aire sale cada vez más húmedo del sistema de filtrado, eso es un indicio de que algo está cambiando. Tal vez se está aspirando aire exterior contaminado, un separador ya no funciona bien o un cartucho de filtro empieza a saturarse. Por eso, ambos métodos se complementan bien. Un análisis de laboratorio puede verificar periódicamente (por ejemplo, mensualmente o trimestralmente) si el aire respirable producido cumple la norma. Mediciones regulares o continuas pueden meanwhile vigilar si los valores importantes cambian entre esos análisis.
El equipo de medición suele contener varios sensores, que miden cada uno una sustancia concreta de forma diferente. Para oxígeno (O₂) y monóxido de carbono (CO) se usan a menudo sensores electroquímicos, mientras que el dióxido de carbono (CO₂) se mide generalmente con luz infrarroja. La humedad puede ser determinada con un sensor que reacciona a moléculas de agua, y para COVs se puede emplear, por ejemplo, un Detector de Fotoionización (PID). Un analizador profesional de aire respirable es así en realidad una colección de pequeños instrumentos especializados en un solo aparato. Cada sensor tiene su propia precisión y vida útil, y puede desviarse o agotarse con el tiempo. Por eso los sensores deben ser revisados regularmente y, si es necesario, calibrados o reemplazados.
Esto conduce a un principio importante para toda estación de llenado: No solo debes confiar en tu compresor y tus filtros. También debes comprobar si realmente hacen lo que crees que hacen. Y, al final, lo mismo vale para el equipo de medición. Confiar está bien. Medir es mejor. Pero para eso debes poder confiar en tu medición.
10. ¿Por qué no rellenamos directamente desde el compresor?
Una botella de buceo contiene sorprendentemente mucho aire. Una botella normal de 11 litros que se llena a 200 bares contiene, convertido, más de 2000 litros de aire. Y en un centro de buceo ocupado a veces se deben llenar decenas de botellas así una tras otra.
Un compresor no puede producir esa cantidad de aire al mismo ritmo con que la necesitamos durante el llenado. Un compresor de 300 litros por minuto produce por ejemplo alrededor de 18.000 litros de aire libre por hora; una máquina de 450 litros por minuto aproximadamente 27.000 litros. Sin embargo, una estación de llenado puede suministrar en poco tiempo mucho más aire a toda una fila de botellas de buceo. Esto es posible porque el compresor y el panel de llenado generalmente no trabajan directamente uno con otro. El aire respirable producido se almacena primero a alta presión en tanques de reserva: grandes cilindros de alta presión que forman juntos un stock de aire respirable. Así, los tanques de reserva resuelven un importante problema práctico. Un compresor produce aire lenta pero constantemente, mientras que un centro de buceo consume ese aire en picos. A veces pasa casi una hora sin apenas llenado y luego aparecen de repente veinte o treinta botellas vacías.
Mientras está tranquilo, el compresor puede llenar los tanques de reserva. Cuando llegan las botellas, el aire almacenado puede entregarse mucho más rápido. De esta manera, los tanques desacoplan la producción y el consumo. El compresor no tiene que arrancar cada vez que alguien quiera llenar una botella, y la velocidad con que se pueden llenar las botellas ya no depende exclusivamente de la cantidad de aire que el compresor produzca en ese mismo momento. Esa diferencia puede ser bastante grande. Un compresor de 450 litros por minuto produce en una hora aproximadamente 27.000 litros de aire libre. En un sistema de reserva, ese aire se puede acumular durante más tiempo y luego estar disponible en mucho menos tiempo en el panel de llenado. Quizá al compresor le haya llevado horas reunir una gran reserva; los buceadores que por la tarde vienen a llenar sus botellas apenas lo notan.
Los tanques de reserva (buffertanks) tienen además una ventaja importante: permiten trabajar con un sistema en cascada. En este sistema, los tanques de reserva no se usan como un único gran depósito, sino que se distribuyen en diferentes bancos. Y con esto llegamos a un principio que todo divemaster que rellena botellas regularmente debería entender: tener un depósito de reserva es una cosa; usar esa reserva de manera eficiente es otra. Para ello usamos un sistema en cascada.
Supongamos que tenemos una botella de buceo de 11 litros que después de la inmersión aún contiene 50 bar. Queremos rellenarla hasta 200 bar. Detrás de nuestro panel de llenado hay tres bancos de reserva. Estos pueden ser tres tanques de reserva separados, pero en estaciones de llenado más grandes pueden ser grupos de varios tanques conectados entre sí:
LOW → MID → HIGH
Los nombres no indican una presión fija. LOW lo usamos para la primera parte del llenado, MID para la siguiente y HIGH reservamos para la última parte. A medida que se usa aire y las reservas se vuelven a llenar, las presiones pueden cambiar y, en un sistema de cascada manual, también pueden cambiar los roles de los diferentes bancos. Tan pronto como conectamos un banco de reserva con una botella de buceo, el aire fluye automáticamente del lugar con mayor presión al lugar con menor presión. Esto continúa hasta que ambas presiones son iguales — o hasta que cerramos la válvula y pasamos al siguiente banco. Un banco de reserva nunca puede llenar una botella a una presión superior a la presión que queda finalmente en ese banco.
Por eso empezamos con LOW. Mientras la presión en LOW sea mayor que la presión en la botella, podemos usar ese aire. Por ejemplo, un banco de reserva a 120 bar se puede usar perfectamente para transferir aire a una botella a 50 bar. Sería una pena utilizar inmediatamente nuestra costosa reserva de alta presión para eso. Esa es la esencia de un sistema en cascada: usar baja presión mientras sea suficiente, y reservar alta presión para la última parte del llenado.
¿Pero realmente cuánto diferencia hace? ¿Qué gana uno con una cascada?
Tomemos como ejemplo una estación de llenado un poco más grande. Tenemos en total veinte tanques de reserva de 50 litros, todos llenos a 280 bar. Al mismo tiempo llegan sesenta botellas de buceo. Son botellas de 11 litros que después de bucear aún contienen en promedio 50 bar y hay que llenar hasta 200 bar. Cada botella necesita entonces 11 × (200 − 50) = 1.650 litros de aire. Para sesenta botellas necesitamos en total 60 × 1.650 = 99.000 litros de aire. A primera vista no parece un problema. Nuestros veinte tanques de reserva juntos contienen un volumen de 1.000 litros y están a 280 bar. Eso es aproximadamente 280.000 litros de aire libre. Más que suficiente, uno pensaría.
Pero supongamos ahora que conectamos los veinte tanques en uno solo, formando un gran banco. Para llenar una botella a 200 bar, la presión en ese banco debe mantenerse sobre 200 bar. De los 280 bar que tenemos, solo podemos usar realmente unos 80 bar: 1.000 × (280 − 200) = 80.000 litros. Con eso no podemos llenar las sesenta botellas. Necesitamos 99.000 litros, pero solo podemos extraer aproximadamente 80.000 litros del banco antes de que la presión baje a unos 200 bar. Lo curioso es que en ese momento no hay en absoluto falta de aire. En los tanques de reserva aún quedan unos 200.000 litros de aire, pero está a unos 200 bar. Tenemos mucho aire, pero ya no suficiente presión para llenar las botellas hasta 200 bar. Justo por eso dividimos los mismos veinte tanques en diferentes bancos. Por ejemplo:
- LOW: 10 × 50 L = 500 litros
- MID: 5 × 50 L = 250 litros
- HIGH: 5 × 50 L = 250 litros
Los tres empiezan en nuestro ejemplo a 280 bar. Ahora usamos LOW para la primera parte de cada llenado. Este banco puede caer mucho bajo los 200 bar, lo cual no es un problema: mientras la presión en la botella sea más baja, podemos seguir usando aire de LOW. Cuando LOW ya no tiene suficiente diferencial de presión, cambiamos a MID. Y solo para la última parte del llenado usamos HIGH. Intentamos mantener este banco a alta presión el mayor tiempo posible porque justamente la alta presión es necesaria para llenar las botellas finalmente a 200 bar. Con esta configuración en cascada podemos aprovechar mucho mejor el mismo depósito de aire. En nuestro ejemplo simplificado, podemos llenar las sesenta botellas desde 50 hasta 200 bar.
Así que empezamos con exactamente los mismos veinte tanques de almacenamiento y exactamente la misma cantidad de aire. Lo único que cambiamos fue la manera en la que usamos ese suministro de aire. Y eso muestra algo importante: un sistema en cascada no hace que tengas más aire. Hace que puedas usar mucho más del aire que ya tienes. En una estación de llenado no solo es valiosa la cantidad de aire, sino también la presión a la que está disponible ese aire. Cien mil litros de aire a 100 bar pueden ser especialmente útiles para la parte inicial de un llenado, pero no puedes llenar una botella hasta 200 bar con eso. Para eso, debes mantener parte de tu reserva a una presión más alta.
Una gran diferencia de presión tiene otra consecuencia. Si conectamos una botella de buceo casi vacía a un banco de depósitos a alta presión y abrimos la válvula completamente de golpe, una enorme cantidad de aire fluye hacia la botella en muy poco tiempo. Eso puede parecer eficiente, pero no es recomendable. Como vimos antes con el compresor, el aire se calienta cuando lo comprimimos. Lo mismo sucede durante el llenado de una botella de buceo. Cuanto más rápido llenamos, menos tiempo tiene ese calor para dispersarse a través de la pared de la botella hacia el entorno. Por eso, el aire dentro de la botella puede volverse bastante caliente. Eso también afecta la presión final de llenado. La presión de un gas depende de su temperatura. Una botella caliente que marque 200 bar justo después de llenarse, podría contener solo 190 bar después de enfriarse. No has perdido aire, la misma cantidad simplemente presenta una presión menor a una temperatura más baja.
Por eso las válvulas de un sistema de almacenamiento deben abrirse suave y gradualmente. Esto es especialmente importante cuando la diferencia de presión es grande. No se trata de presurizar la botella lo más rápido posible, sino de llenarla controladamente y mantener el calor generado dentro de límites razonables. Los fabricantes pueden especificar velocidades máximas o recomendadas de llenado; esas deben seguirse siempre. En el pasado, en las estaciones de llenado era común ver grandes cubas con agua donde se sumergían las botellas durante el llenado. El agua podía absorber parte del calor de la botella y ayudaba a mantener baja la temperatura durante el llenado. Hoy en día, esas cubas de agua se usan mucho menos. Una velocidad de llenado controlada suele hacerlas innecesarias, y las cubas tienen desventajas: la botella y la válvula permanecen siempre mojadas y puede entrar agua en la conexión de llenado.
Por eso, el principio más importante sigue siendo simple: no llenes más rápido de lo necesario. Dale tiempo a la botella y al aire para ceder el calor al entorno y ten en cuenta que una botella caliente reflejará una presión menor al enfriarse tras el llenado. Como pauta, para botellas de buceo se suele recomendar una velocidad de llenado de aproximadamente 20–40 bar por minuto. Una botella que debe ir de 50 a 200 bar tardaría en llenarse a esa velocidad entre 4 y 8 minutos. Técnicamente es posible llenar la misma botella en 2 o 3 minutos, pero eso genera más calor y por tanto una caída mayor de presión cuando la botella se enfríe después. Llenar más lento no significa que una estación de llenado procese menos botellas por hora. Quien quiera llenar eficientemente debe invertir en más puntos de llenado, no en mayor velocidad de llenado. Una estación que pueda conectar 16 o 20 botellas al mismo tiempo puede repartir el aire suavemente entre todas y aún así llenar muchas botellas por hora. Una estación con solo cuatro o seis puntos de llenado tendrá que presurizarse más rápido para procesar cada botella cuanto antes.
Cuando la temperatura ambiente es muy alta, como suele ocurrir en muchos destinos típicos de buceo, especialmente por la tarde, también puede ser útil no llenar las botellas hasta 200 bar de una vez, sino primero hasta 180 bar, dejarlas enfriar y después hacer un "tope" final. Llenar de forma eficiente no es necesariamente hacerlo rápido, sino llenar muchas botellas al mismo tiempo, controladamente y con una velocidad de llenado razonable.
11. Finalmente en la botella
Después de todas las etapas de compresión, enfriamiento, separación, filtrado, controles y acumuladores, finalmente llegamos a la última parte de la instalación: la manguera de llenado. Para quien llena la botella, esto puede parecer la parte más sencilla de todo el proceso. Conectas una botella, abres algunas válvulas y esperas a que el manómetro marque 200 bar. Pero justamente porque aquí se trabaja con alta presión, es importante seguir siempre el mismo procedimiento fijo.
Antes de conectar una botella, primero verificas si realmente se debe llenar. Revisa la botella, la válvula y la conexión de llenado para comprobar que no haya daños visibles u otras razones para no llenarla. Según la estación de llenado, también se debe revisar la fecha de inspección y la presión de trabajo permitida. Una botella que está diseñada para 200 bares, obviamente no debe llenarse hasta 300 bares.
Luego, quitas la tapa protectora y conectas la manguera de llenado correctamente. La conexión a la válvula de la botella utiliza los mismos dos sistemas que conoces de los reguladores: DIN e INT (cuello). Para ambos existen conexiones tradicionales de rosca o brida, pero también acoplamientos rápidos que facilitan conectar un gran número de botellas.
Solo cuando todo está conectado correctamente, empiezas a poner en marcha el flujo de aire lentamente. Especialmente cuando hay una gran diferencia de presión, debe ser gradual. Abre la entrada de aire un poco y deja que la presión suba controladamente. Si se llenan varias botellas al mismo tiempo, el aire puede distribuirse entre varios puntos de llenado. Abre las válvulas sólo lo suficiente según la velocidad de llenado deseada.
Durante el llenado, no solo vigiles la presión sino también la temperatura de la botella. Una botella puede calentarse mientras se llena, pero si se calienta rápidamente, es una buena razón para reducir la velocidad de llenado. Ten en cuenta además que la presión bajará un poco después de llenar cuando la botella se enfríe. Si hay muchas botellas, puede ser práctico llenarlas primero hasta por ejemplo 180 bares, dejarlas enfriar y luego rellenarlas tranquilamente hasta 200 bares.
Cuando se alcanza la presión final deseada, cierras la entrada de aire y la válvula de la botella. Después, purgas la manguera de llenado por el purgador destinado para ello. Solo cuando la manguera está completamente libre de presión, desconectas la conexión de llenado. Si quieres, puedes revisar una última vez la presión final y luego volver a colocar la tapa protectora en la válvula. En muchas estaciones de llenado esta tapa tiene una función práctica adicional: la tapa afuera significa que la botella debe llenarse aún; la tapa puesta significa que la botella está llena y lista para usar. Así, de un vistazo se sabe qué botellas todavía deben ir al panel de llenado y cuáles ya pueden ir al sitio de buceo.
12. Trabajar seguro en el panel de llenado
Una instalación de llenado trabaja con presiones de 200 a 300 bares o más. Esto implica que un error relativamente pequeño puede tener grandes consecuencias. Por ejemplo, una manguera de llenado que se desconecta bajo presión puede girar con gran fuerza y el aire a alta presión que escapa por una pequeña abertura puede salir con gran velocidad. Por eso, antes de llenar siempre comprueba que la conexión de llenado esté bien sujeta y que las mangueras, acoples y válvulas parecen normales. No uses una manguera de llenado que tenga daños visibles, fugas o una conexión sospechosa hasta que haya sido revisada. Tampoco pongas tu cara sobre una válvula, conexión o manguera mientras llenas. Mantente fuera de la línea directa de los acoplamientos y conexiones tanto como sea posible. Si algo se desconectara o fallara, no querrás estar justo al frente.
Además, nunca se debe desconectar una conexión mientras haya presión en la manguera de llenado. Primero cierra la válvula de la botella y la entrada de aire, luego purga la manguera de llenado con el purgador previsto y comprueba que la conexión no tiene presión antes de desconectarla. Si escuchas una fuga fuerte de repente, ves que una manguera se mueve o ocurre algo que no es normal mientras llenas, no intentes resolverlo con las manos mientras el sistema siga bajo presión. Primero detén el flujo de aire y libera la presión en la parte afectada del sistema.
Quien llena botellas también debe protegerse a sí mismo. Unas gafas de seguridad protegen los ojos si algo inesperado falla en una conexión, junta tórica o acoplamiento. En una sala de compresores o estación de llenado puede haber bastante ruido. También el purgado de mangueras puede causar un sonido corto pero agudo. Por eso, es aconsejable usar protección auditiva, especialmente si trabajas tiempo prolongado en la estación de llenado.
También los guantes de trabajo pueden ser prácticos. No tanto por la alta presión en sí, sino porque durante un día ocupado de llenado se manipulan continuamente botellas pesadas, válvulas, mangueras y acoples. Esto puede endurecer bastante tus manos. Asegúrate de que los guantes proporcionen suficiente agarre y sensibilidad para manejar las válvulas y acoples correctamente. Finalmente, unos zapatos resistentes y cerrados, preferiblemente de seguridad, no son un lujo innecesario. Una botella de buceo llena es pesada y una botella que se caiga o resbale de tus manos mientras la mueves puede causar daños considerables en tus pies. Por ello, las chanclas y otros zapatos abiertos realmente no deberían usarse en una estación de llenado.
Los equipos de protección personal no hacen que el llenado sea seguro por sí solos. La protección más importante sigue siendo una instalación bien mantenida, un procedimiento fijo de llenado y un operario que sepa lo que hace.
13. ¿Simplemente aire?
Comenzamos este capítulo con un mensaje tranquilizador para los buceadores principiantes: en una botella de buceo no hay nada especial. No es oxígeno puro ni un gas respirable misterioso, sino simplemente el mismo aire que respiramos todos los días. Después de todo lo que hemos discutido, “simplemente aire” puede sonar algo diferente.
Ahora sabemos que ese aire primero debe ser aspirado en un lugar adecuado y que incluso el aire exterior común puede contener vapor de agua, polvo, gases de escape y otras impurezas. Hemos visto cómo un compresor eleva ese aire en varias etapas de aproximadamente 1 bar hasta 200 o 300 bar, por qué se genera tanto calor y por qué se debe eliminar sorprendentemente mucha agua del aire durante el proceso. También sabemos ahora que un compresor por sí solo no produce aire para respirar. Para eso, el aire debe enfriarse, separarse el condensado y reducir el vapor de agua restante, aceite y otras impurezas a niveles seguros. Hemos conocido la tamización molecular, el carbón activo y los catalizadores, y hemos observado que detrás de la sencilla palabra filtrar se esconden diferentes procesos físicos y químicos.
Y sabemos que “limpio” no es simplemente una sensación. Para el aire respirable existen normas con límites para el oxígeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, humedad y aceite, entre otros. Para saber si nuestro propio aire cumple, debemos medir — e incluso nuestro equipo de medición debe ser revisado regularmente.
Luego, ese aire limpio debe ser almacenado y distribuido. Los tanques buffer no sólo nos proporcionan una gran reserva de aire, sino que un sistema en cascada asegura que también usemos la presión disponible de manera eficiente. Finalmente, ese aire llega a la botella a través del panel y la manguera de llenado, donde la velocidad de llenado, temperatura, presión final y seguridad vuelven a ser importantes.
Quien haya leído todo esto ya no es un completo novato. No necesitas ser un técnico en compresores ni saber reparar cada parte de una estación de llenado. Pero ahora entiendes qué ocurre, por qué ocurre y dónde pueden surgir problemas. Eso para un divemaster o instructor es quizás lo más importante. Porque cada vez que abres una válvula y respiras de tu regulador, confías en que alguien antes que tú haya realizado correctamente todos esos pasos. Y al final, efectivamente hay simplemente aire en tu botella. Pero para lograrlo, se requiere bastante trabajo.
Nota
Este artículo también forma parte de la Guía Pro de Buceo del Porto Mari Dive Center, una serie de artículos en profundidad para profesionales del buceo y buceadores recreativos interesados.
