curso_nitrox

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inst. Marcellus Bellezzo #42493

PROGRAMA DE

NITROX

BÁSICO



1- Gradiente de pressão é a diferença de pressão entre dois pontos analisados. Por exemplo, entre

o N2 do ar inspirado e N2 em dissolução gasosa nos tecidos do mergulhador.

2- Pressão parcial é a pressão representada por apenas um gás da mistura. Essa pressão é

proporcional a porcentagem (fração) desse gás na mescla . veja capitulo III

Apostila de Nitrox

Essa apostila tem por finalidade, simplificar o entendimento e utilização do NITROX, não atendo-se a história do desenvolvimento da mistura e demais informações complementares que podem ser adquiridas no livro de NITROX NAUI.

CAPITULO I – O QUE É NITROX O ar atmosférico é composto basicamente por três gases principais: Oxigênio ≈21%,

Nitrogênio ≈78% e Argônio ≈1%. Uma grande mescla de outros gases, não chegam a atingir 0,01% da composição do ar e não serão tratados nesse trabalho.

Como sabemos, o O2 é o gás vital metabolizado no nas células para produção de energia. O Nitrogênio e o Argônio por sua vez, são gases inertes, não participando do metabolismo celular. Para simplificar o estudo do NItrox, adotaremos a composição do ar como sendo 21% de Oxigênio e 79% de Nitrogênio.

O que é Nitrox? Uma mistura gasosa composta basicamente de N2 e O2, pode ser considerada

Nitrox, logo o próprio ar atmosférico é um Nitrox. Adotaremos a nomenclatura EANx (Enriquecido Ar Nitrox), onde x é a porcentagem de Oxigênio na mistura. Desta forma, não teremos EAN21 ou frações menores que 21%, pois nestes casos não teríamos “ar enriquecido”.

Ex: Um EAN32 caracteriza-se por conter 32% de O2 na mistura, logo terá apenas

68% de N2. Quais as vantagens do uso do Nitrox? Uma vez que o tempo de fundo em um mergulho é determinado em função do

gradiente de pressão1 de nitrogênio, relacionado nas tabelas de mergulho pela profundidade (pressão) e tempo de exposição, o uso do EAN reduz a pressão parcial2 do Nitrogênio na mistura, logo reduz a pressão de nitrogênio em que o mergulhador estará exposto e consequentemente aumentando os limites não-descompressivos de um mergulho.

Como podemos notar, não é o aumento do O2 que traz vantagens ao mergulhador,

mas sim a redução do Nitrogênio. Além do aumento dos LND (limite não descompressivo), outra opção de uso é reduzir

os intervalos de superfície ou tempo de paradas descompressivas, podendo realizar um numero maior de mergulhos repetitivos com segurança calculada.

Alguns mergulhadores relatam menos cansaço durante e após o mergulho com EAN. Quais as desvantagens do uso do Nitrox? O Nitrox é uma mistura que reduz a profundidade máxima que podemos atingir no

mergulho.



O grande vilão é o oxigênio. Suportamos uma variação pequena na pressão parcial

do O2 (0,16 atm < PPo2 < 1,6 atm) Níveis menores do que 0,16 atm levam a pessoa à hipoxia e conseqüente

apagamento. Níveis abaixo de 0,10 atm podem causar danos ao sistema nervoso central . Níveis superiores a 0,16atm durante um mergulho, podem levar o mergulhador à

intoxicação por O2.

Capitulo II – Convertendo Profundidade em Pressão

Sabemos que uma coluna de 10 metros de coluna d’água salgada (10 mcas) gera

uma pressão equivalente a uma atmosfera (1 atm), na água doce, essa coluna é ligeiramente maior em função de uma densidade menor, sendo necessários 10,33 mca para gerar a pressão de 1 atm.

Na superfície do mar, já temos 1 atm (gerada pela coluna de ar atmosférico), logo aos 10 metros de profundidade teremos 2 atmosferas de pressão, sendo uma Hidrostática e uma atmosférica. Chamamos de atmosferas absolutas a soma das duas pressões (2 ata).

Desta forma, se dividirmos a profundidade por 10 e acrescentarmos +1 teremos a

pressão absoluta. Ex: Qual a pressão absoluta a 40 metros de profundidade no mar? 40/10 = 4atm ; 4atm + 1atm = 5 ata O processo inverso também é possível: mas agora devemos primeiramente

subtrair um (-1) e depois multiplicar por dez (x10). Qual a profundidade representada por 2,3 ata ? 2,3 – 1 = 1,3 ; 1,3 x 10 = 13,0 metros Mergulho em altitude e água doce deve-se considerar que a coluna de água é de

10,33 mca ao invés de 10 mcas e que em altitude a pressão atmosférica é sempre menor que 1atm. (saiba como calcular no curso “mergulho em altitude”)

CAPITULO III – FRAÇÃO e PRESSÃO PARCIAL DE UM GÁS

Se observarmos uma bola cheia de ar, percebemos que a pressão interna é maior que a pressão externa e essa diferença de pressão é que mantém o balão cheio, isto é, o ar está tendendo a se expandir mas as paredes do balão o impedem, oferecendo resistência. O gradiente de pressão (diferença entre a pressão interna e externa) é igual a resistência oferecida pela parede do balão.

Mas como é gerada a força (pressão) necessária para manter o balão cheio? Imagine que esse balão está cheio de ar. O ar, como já vimos, é uma mistura gasosa

onde vamos considerar 21% de O2 e 79% de N2. Essas porcentagens não se alteram com a variação de pressão e representam a fração do gás. A Fração do gás também pode ser representada na forma decimal de 0,21 ao invés de 21%.

Nitrox, não é uma mistura para mergulhos profundos.

A fração do gás na mistura não se altera com a variação de pressão



1- Energia cinética é a energia que um corpo possui em função da sua massa e da sua velocidade.

Ec=M/2xV2 (Ec= metade da massa vezes o quadrado da velocidade)

Uma única molécula de O2 se movimenta constantemente no interior do balão com velocidade proporcional à temperatura deste gás (quando mais quente, mais energia, mais rápido se movimenta).

Essa minúscula molécula de O2 possui massa e por estar em movimento possui também energia cinética1 que é transferida à superfície interna do

balão quando essa molécula se choca contra ele. Após chocar-se e transferir energia a molécula retoma sua velocidade e volta a chocar-se em outro ponto do balão repetitivamente.

O mesmo acontece com todas as moléculas que compõe a mistura e o somatório de

toda a energia gerada pelas “colisões” com a superfície do balão é a pressão total que o gás exerce dentro do balão.

Com o entendimento desta visão simplificada do comportamento de um gás contido

em um recipiente fechado, podemos compreender porque o gás comprimido tem mais pressão. O número de moléculas por volume de gás é maior, sendo assim, o número de colisões é proporcionalmente maior, gerando o aumento de pressão.

Pela análise da energia cinética podemos entender o porque ao aquecer um gás ele aumenta sua pressão. O aumento da temperatura aumenta a velocidade da molécula e também a energia cinética. Uma bola murcha deixada ao sol se encherá. Da mesma forma, ao resfriar-mos um gás ele diminui sua pressão. Se você fechar uma garrafa vazia (contendo ar) de refrigerante e colocá-la no congelador, em poucos minutos verá que a garrafa se comprimiu.

Considere agora a pressão gerada somente pelas moléculas de Oxigênio do ar dentro do balão. Essa pressão é conhecida como pressão parcial do oxigênio PPo2

Suponha o ar à pressão atmosférica de 1atm. A Fração de O2 é 0,21 (21% da pressão

total); temos que a pressão parcial do Oxigênio é de 21% de 1atm, logo a PPo2 = 0,21atm. Também temos que o Nitrogênio representa 79% da mistura, logo a PPN2 = 0,79atm.

Ao respirar ar comprimido a 10 metros de profundidade, ou seja, 2.0 ata, estamos

respirando uma PPo2 de 0,42atm (21% de 2.0ata)

CAPITULO IV – A EQUAÇÃO FUNDAMENTAL

Vimos no capítulo anterior que a fração de um gás é a porcentagem desse gás na

mistura e que pode ser representada por um número decimal. Ex: A fração de Oxigênio no ar é 0,21 a fração de nitrogênio no ar é 0,79. Repare que a soma das frações é igual a 1 ou seja 100%. Vimos também que a fração de um gás não se altera com a variação da pressão de mistura. A fração só será alterada caso retire-se ou adicione-se algum gás a essa mistura.

A pressão gerada por todas as moléculas do gás é a pressão total do gás

A soma de todas as pressões parciais resulta na pressão total

Pressão parcial do gás é a pressão gerada por apenas um gás da mistura



Utilizaremos o limite de 1,4atm de PPo2 para mergulhos com Nitrox

Contudo, a pressão parcial é diretamente proporcional a pressão total e a fração do

gás na mistura. Desta forma temos a seguinte expressão:

Ptotal x Fgás = PPgás Ptotal = Pressão total da mistura (determinada pela profundidade) Fgás = Fração do gás PPgás = Pressão parcial do gás Suponha um mergulho com ar comprimido a uma profundidade de 40 metros. Estamos

respirando esse ar a uma pressão de 5ata (pressão total). Qual é a PPo2 ?

P x F = PP � 5ata x 0,21 = PPo2 � PPo2 = 1,05atm Calcule a PPo2 nas seguintes profundidades: 25m ; 65m ; 100m

Resp: 0,74atm; 1,58atm ; 2,31atm respectivamente

CAPITULO V – INTOXICAÇÃO POR O2

Vimos que a real vantagem ao se respirar Nitrox não está no aumento do oxigênio, mas sim na redução da fração de nitrogênio. Contudo isso nos traz limitações de profundidade em função da PPo2.:

O aumento da pressão de um gás sobre um líquido fará com que mais gás entre em solução. Se o oxigênio é forçado a entrar em solução, os tecidos utilizarão primeiro o oxigênio que se encontra em solução, pois é mais prontamente disponível que aquele carreado pelos hemácias. Ao mesmo tempo, se as hemácias estão suficientemente carregas com oxigênio, o dióxido de carbono, que está sendo formado continuamente, não poderá ser removido. Convém lembrar que as hemácias transportam o O2 dos alvéolos para as células e o CO2 das células para os alvéolos. A conseqüência é o acúmulo de CO2 nos tecidos, perturbando o fluxo sangüíneo cerebral, resultando nos sintomas de intoxicação.

Efeito Paul Bert

Paul Bert em 1878 foi o primeiro a observar os efeitos de altas pressões parciais de oxigênio no sistema nervoso central. Altas pressões parciais de oxigênio alteram o metabolismo das células nervosas, trazendo alteração neurológica: as mais comuns costumam ser lembradas com a ajuda do acrônimo CONVANTIT: Convulsões, Distúrbios Visuais, Distúrbios Auditivos, Náuseas, Tonturas, Irritabilidade e Tremores.

O aparecimento dos sintomas de intoxicação por oxigênio não segue nenhuma ordem, podendo o mergulhador convulsionar sem nenhum outro sinal prévio. Por isso devemos nos manter dentro dos limites de segurança, estipulados em 1,4atm de PPo2 para mergulho, podendo chegar a 1,6atm em paradas descompressivas.



Qual o limite de profundidade quando utilizo ar comprimido? Lembre que a fração de O2

no AR é 0,21.

P x F = PP � P x 0,21 = 1,4 � P = 1,4 / 0,21 � P= 6,66ata

Obtivemos a pressão de 6,66ata que representa uma profundidade de 56,6 metros no mar. A que profundidade um mergulhador estaria submetido a 1,6 atm de PPo2 se esse estivesse

repirando Oxigênio a 100% ? (note que 100% é representado por 1 na fração de Oxigênio)

P x F = PP � P x 1 = 1,6 � P = 1,6 � prof. = 6 mcas (metros de água salgada)

Efeito Lorraine Smith

O efeito Lorraine Smith trata dos efeitos tóxicos do oxigênio sobre o tecido pulmonar. Os alvéolos são revestidos por uma substância surfactante, que impede que os mesmos colabem e permite que eles mantenham sua função de efetuar a troca gasosa. Exposições muito prolongadas de oxigênio, em pressões parcias intermediarias ou elevadas, podem causar remoção da substância surfactante e lesões nos alvéolos. Os sintomas são: dor no peito, dificuldade de respirar, diminuição da capacidade vital e tosse. Estes sintomas, muito parecidos com um caso grave de gripe, muito raramente causam danos permanentes, principalmente a mergulhadores amadores e técnicos, já que a maioria das exposições com equipamento autônomo, mesmo as superiores a 6 horas de duração estão normalmente dentro dos limites considerados seguros. Esse tipo de problema está mais presente em mergulhos de saturação, tratamentos hiperbáricos longos, e em centro de terapia intensiva em hospitais.

CAPITULO VI – Profundidade Máxima Operacional (PMO) Como vimos, para cada mistura EANx teremos um limite máximo de profundidade limitado pela PPo2 de 1,4atm. Essa profundidade máxima é a PMO (profundidade máxima operacional). Ex. Qual é a POM de um EAN36 ? (note que a fração do O2 é 0,36)

P x F = PP �� P x 0,36 = 1,4 �� P = 1,4 / 0,36 �� P = 3,89ata �� prof. 28,9 mcas

Resp: A profundidade máxima operacional de um EAN36 é 28,9 metros

Exercícios de fixação: Determine a PMO para as seguintes misturas: EAN32; EAN80; EAN23

resp: 33,75m; 7,5m; 50,87m respectivamente



CAPITULO VII – A MISTURA IDEAL É considerada a melhor mistura, aquela que à determinada profundidade lhe garante com

segurança o maior tempo de fundo. A mistura ideal de EANx, será estipulada para que na profundidade máxima pretendida o mergulhador esteja com a PPo2 de 1,4atm.

Ex: Qual a mistura ideal para um mergulho a 25 metros de profundidade (3,5 ata)? P x F = PP � 3,5 x F = 1,4 � F = 1,4 / 3,5 � F= 0,40 Resp: A mistura ideal para um mergulho a 25m é um EAN40

Exercícios de fixação: Determine a mistura ideal para as seguintes profundidades: 30m; 40m; 18m

resp: EAN35; EAN28; EAN50 respectivamente

CAPITULO VIII – Profundidade Equivalente em AR (PEA)

Para planejar um mergulho ou determinar o limite não descompressivo de um mergulho com Nitrox, podemos utilizar as tabelas convencionais a AR, mas para tanto, temos que determinar a profundidade equivalente, ou seja, se eu estivesse utilizando AR comprimido ao invés de Ar enriquecido Nitrox, em qual profundidade eu teria o mesmo gradiente de pressão de nitrogênio. Faremos a análise em função do nitrogênio, pois as tabelas se baseiam na absorção e eliminação deste gás inerte e deve-se justamente pela fração do gás na mistura e sua pressão parcial em função da profundidade.

Para o cálculo da PEA, vamos considerar apenas o N2 da mistura EAN e compará-lo com o N2 do AR e notaremos que a PPN2 das duas misturas de igualam em profundidades diferentes (mais rasas com AR).

Tomemos um mergulho com EAN30 a uma profundidade de 24 metros no mar; (note que a

fração de N2 em um EAN30 é de 0.70, pois 0.30 é a fração de O2)

a) P x F = PP � 3,4ata x 0,70 = PP � PP= 2,38atm

A pergunta que devemos nos fazer é:

Utilizando AR, em qual profundidade eu teria a mesma PPN2 de 2,38atm? (note que a

fração de N2 no AR é de 0.79, pois 0.21 é a fração de O2)

b) P x F = PP �� P x 0,79 = 2,38 �� P= 2,38 / 0,79 �� P = 3,01ata �� prof. 20,10mcas

Resp. A PEA para um mergulho com EAN30 a 24 metros de profundidade é de 20,10m

Logo, poderei realizar meu planejamento utilizando uma tabela AR, mas calculando o mergulho como se fosse à profundidade de 20,10m ao invés de 24,0m.



Note que o LND (limite não descompressivo) será estendido, permitindo um tempo maior de fundo.

Para simplificar, poderemos aplicar a expressão a) em b) montando uma única fórmula, mas note essa deriva da equação fundamental.

P x F = PP = P x F Preal x FN = PP = PEA x 0,79 ��

onde:

Veja como converter Pressão em profundidade no capitulo II

Exercícios de fixação: Determine a PEA nos seguintes casos: 30m com EAN32; 25m com EAN36

resp: 24,43m ; 18,35m

CAPITULO IX – Regra dos 40 %

Como um mergulhador Nitrox, você deve saber que o oxigênio é o principal responsável pela combustão dos materiais ditos combustíveis. Não havendo oxigênio os materiais diversos não pegam fogo.

Você certamente conhece o “triangulo do fogo”, onde consideramos a necessidade de três elementos para gerar o fogo: Calor, combustível e oxigênio (comburente). Se é retirado um dos três elementos do fogo, ele cessará.

Quando utilizamos água para apagar o fogo, estamos eliminamos o calor. Ao utilizar um extintor de CO2, eliminamos o oxigênio do local, extinguindo o fogo e ao desligar o gás do fogão de casa, eliminamos o fornecimento de combustível e o fogo também se apaga. Contudo, estamos acostumados a lidar com o oxigênio presente no ar, que está na fração de 21%. Ao utilizarmos frações maiores de O2, o risco da combustão é muito maior, podendo em alguns casos provocar a combustão de materiais à temperaturas ambientes o que chamamos de combustão espontânea.

Derivados de petróleo e hidrocarbonetos podem oferecer combustão espontânea em contato com oxigênio em frações superiores a 40%. O próprio o´ring de vedação do cilindro, graxa de silicone utilizada na lubrificação de reguladores ou óleo presente nos compressores de ar, representam risco quando utilizamos altas frações de oxigênio.

PEA = Preal x FN / 0,79

Preal = Pressão em ata da profundidade real com EAN FN = Fração do nitrogênio no EAN PEA = dada em ata (atmosferas absolutas)



Adota-se a fração de 40% como segura para utilização de equipamentos que não foram

limpos para receber oxigênio e consequentemente o EAN40 o máximo permitido em mergulhos recreativos.

Os reguladores e cilindros utilizados para nitrox no mergulho técnico, onde as frações podem superar o limite de 40%, são limpos e preparados para esse fim. Todos os materiais indesejados são removidos ou substituídos e esse equipamento deve ser reservado exclusivamente para uso com Nitrox.

Resumidamente:

• Nitrox é uma mistura rica em Oxigênio, que pode aumentar seu tempo de fundo pela

conseqüente redução da fração de Nitrogênio;

• Nitrox não pode ser utilizada em mergulhos profundos (ver PMO)

• Aprenda a trabalhar com a Equação Fundamental, dela derivam todas as outras fórmulas;

• Sempre cheque a sua mistura antes de mergulhar e anote a profundidade máxima

operacional (PMO – cap. VI) – é seu dever conferir o gás que estará utilizando;

• Procure nunca exceder a PMO – cap. VIII

• Se você não possuir uma tabela Nitrox, saiba calcular a PEA;

• A mistura Nitrox não é milagrosa. Você pode desenvolver doença descompressiva,

mesmo utilizando NITROX. Calcule todos os seus mergulhos;

• Seu equipamento deve estar limpo para receber uma mistura superior a 40% de O2;

• Seu credenciamento é de mergulhador Nitrox Básico, o que o habilita a utilizar misturas

EAN32 e EAN36. Misturas com porcentagens superiores requerem o curso “Nitrox

Avançado”.

Bons mergulhadores não confiam na credencial que empunham, mas sim, no treinamento que

tiveram e na sua auto-percepção da habilidade adquirida.

Nunca exceda seus próprios limites!

Bons mergulhos

Podemos utilizar nosso regulador, sem nenhuma modificação, até EAN 40

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