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livello elementare
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Immersioni in acque fredde
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Con l’inizio della stagione invernale il mare inizia a perdere il calore immagazzinato durante l’estate, divenendo progressivamente più freddo. In questo articolo vedremo cosa accade al nostro corpo ed alla nostra attrezzatura subacquea quando la temperatura è bassa e come possiamo prepararci al meglio per immergersi in sicurezza in acque fredde.
Produzione di calore
Il nostro corpo è “progettato” per funzionare entro un ristretto intervallo termico attorno ai 37 oC.
Per mantenere questa temperatura dobbiamo continuamente generare calore attraverso il metabolismo. Durante l’attività fisica circa l’80% dell’energia usata è convertita in calore. Il glucosio è la fonte principale per l’energia metabolica; la maggioranza del glucosio nel nostro corpo è accumulato nel fegato sotto forma di glicogeno. In ambienti freddi il consumo di glucosio è molto elevato e l’unico modo per evitare di divenire ipotermici è di compensare il consumo con una dieta adeguata che permetta di ingerire un sostanziale numero di calorie.
Per riscaldarci, oltre al glucosio, abbiamo bisogno di ossigeno; esperimenti hanno dimostrato che un individuo a riposo aumenta il consumo di ossigeno da 0.28 l/minuto a 1.02 l/minuto quando la temperatura centrale del corpo diminuisce di 0.6 oC.
Perdita di calore in acqua
Il calore viene trasferito secondo quattro processi:
irraggiamento (ad esempio quando siamo esposti al sole);
conduzione ( … quando siamo a contatto con una superficie calda);
convezione ( … quando usiamo l’aria condizionata);
evaporazione ( … quando sudiamo).
Per il subacqueo in immersione le principali modalità di perdita di calore sono la conduzione e convezione. La componente evaporativa invece diviene importante una volta emersi, ovvero quando siamo bagnati ed esposti al vento. Un grammo di acqua che evapora dalla superficie della pelle estrae circa 580 calorie dai tessuti sottostanti. Questa perdita di calore è sufficiente a ridurre la temperatura di un litro di acqua di circa 0.56 oC.
Fin dai primi corsi sub abbiamo imparato che l’acqua non solo è più densa dell’aria ma che conduce il calore circa 23 volte più efficacemente dell’aria; la conseguenza è che il nostro corpo immerso in acqua perde calore 4-5 volte più rapidamente che quando esposto alla stessa temperatura in aria. Per essere più precisi il coefficiente di trasferimento termico dell’acqua (espresso in W/m2/oC) è 44 mentre quello dell’aria è 2.
Ice diving in Tunaicha Lake March 2015 – autore Sakhalinio File:Ice diving in Tunaicha Lake March 2015.jpg – Wikimedia Commons
Questo valore aumenta se l’acqua attorno al nostro corpo è in movimento arrivando fino a 400 quando nuotiamo perché la perdita di calore per convezione è aumentata. Per questo stesso motivo a parità di temperatura l’acqua è percepita più fredda dell’aria; infatti la temperatura definita “neutra” (ossia quella alla quale il calore prodotto dal metabolismo e quello assorbito dall’ambiente sono in equilibrio) è di 26 oC in aria ma sale a 35 oC in acqua. Se non si usano protezioni termiche la perdita di calore associata con l’immersione in acqua a 20 oC supera la capacità di produzione di calore metabolico portando progressivamente ad una situazione di ipotermia.
Tabella 1 Fattore di raffreddamento in funzione della temperatura dell’acqua
Una fonte di perdita di calore da non trascurare è quella dovuta alla respirazione
In superficie circa 8-10% del calore prodotto dal nostro corpo viene perduto per l’evaporazione dai polmoni e dalle vie aeree; questo valore aumenta considerevolmente durante un’immersione perché il gas respirato diviene progressivamente più denso e la componente di perdita di calore per conduzione aumenta. Ad esempio un subacqueo che respira un gas a 4 oC alla pressione di 30 atmosfere perderà rapidamente tutto il suo calore metabolico attraverso il sistema respiratorio. Per questo motivo i subacquei professionisti che lavorano in saturazione ad alta profondità usano speciali mute ad acqua calda e spesso respirano miscele riscaldate. Nella seconda parte di questo articolo, che pubblicheremo a breve, vedremo l’impatto del freddo sui subacqueo e sulle loro attrezzature.
fine I parte – continua
disegni e diagrammi dell’autore
Giorgio Caramanna
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geologo (PhD) ed oceanografo, ha fondato la società di consulenza GeoAqua nel 2015 anche al fine di condividere la sua esperienza di ricercatore e subacqueo scientifico, sensibilizzando l’opinione pubblica sui principali problemi ambientali. In possesso di una notevole esperienza in idrogeologia e geochimica ed oltre quindici anni di esperienza come subacqueo scientifico in una varietà di ambienti ha condotto diverse attività di ricerca ed è sttao delegato del gruppo europeo di immersioni scientifiche. Ha lavorato come ricercatore presso molte istituzioni internazionali operando in ambienti multidisciplinari con diverse università. È autore di più di cinquanta articoli ed è revisore di riviste internazionali. Attualmente lavora negli Stati Uniti collaborando come consulente al Woods Hole Oceanographic Institution. Nel 2018 ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia Internazionale di Scienze e Tecniche subacquee. Non ultimo è main reporter di OCEAN4FUTURE dagli Stati Uniti
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