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NO PLASTIC AT SEA

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Petizione OCEAN4FUTURE

Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

Salve a tutti. Noi crediamo che l'educazione ambientale in tutte le scuole di ogni ordine e grado sia un processo irrinunciabile e che l'esempio valga piรน di mille parole. Siamo arrivati a oltre 4000 firme ma continuiamo a raccoglierle con la speranza che la classe politica al di lร  delle promesse comprenda realmente l'emergenza che viviamo, ed agisca,speriamo, con maggiore coscienza
seguite il LINK per firmare la petizione

  Address: OCEAN4FUTURE

L’erogatore bi-stadio: iniziamo a parlare del primo stadio

Reading Time: 7 minutes

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livello elementare
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Attrezzatura
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Eccoci con un nuovo articolo sulla attrezzatura subacquea, parlando oggi dell’erogatore, un componente importantissimo che consente al subacqueo di attingere aria o miscela dalla bombola adattando, attraverso due stadi di riduzione, l’alta pressione interna (altrimenti non respirabile) ad una pressione uguale a quella ambientale. Vedremo come.

In altri articoli abbiamo letto la storia degli erogatori (che come dice la parola hanno il compito di erogare la miscela respiratoria) dai primi esperimenti, ai monostadio fino agli odierni bi-stadio che utilizziamo nelle nostre immersioni ricreative. Lascio ora la penna a Luca Cicali che sono sicuro interesserร  molti di noi. 

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file รจ SUBACQUEA-ATTREZZATURA-EROGATORI-First_stage_animation.gif

schema I stadio bilanciato – autore Pbsouthwood – opera propria File:First stage animation.gif – Wikimedia Commons

Il primo stadio questo sconosciuto
Oggigiorno, per respirare l’aria contenuta nelle bombole disponiamo di erogatori cosiddetti bi-stadio, realizzati con le piรน moderne tecnologie che forniscono prestazioni di ottimo livello ad un costo contenuto. Oggi ci soffermeremo in maggior dettaglio sulle caratteristiche del primo stadio bilanciato, a pistone o a membrana. Spesso la nostra attenzione รจ concentrata prevalentemente sul secondo stadio, forse perchรฉ lo serriamo tra i denti durante lโ€™immersione e ci sembra essere il solo meritevole di attenzione. Del secondo stadio abbiamo recentemente descritto le caratteristiche prestazionali fondamentali e i parametri che le misurano, unitamente ai test a cui sono sottoposti per la valutazione. Ma il suo funzionamento non sarebbe possibile senza l’opera del primo stadio. Cerchiamo di comprenderne meglio le caratteristiche costruttive e le soluzioni tecniche adottate che ci offrono importanti spunti di riflessione.

In particolare, รจ interessante comprendere come si sia riusciti a rendere lo sforzo inspiratorio e il flusso di gas disponibile indipendenti dalla profonditร  e dal livello di pressione della bombola.

Un erogatore bi-stadio svolge una funzione semplice e fondamentale: offre al subacqueo la quantitร  di gas respiratorio richiesto a qualunque profonditร , in modo che egli possa respirare con il minimo sforzo, indipendentemente dal volume di gas ventilato per ogni minuto.

Un primo stadio ideale attua le necessarie riduzioni di pressione in modo indipendente dalla pressione della bombola e dalla pressione ambiente finale, senza oscillazioni di pressione durante le fasi di inspirazione-espirazione, garantendo che entrambe queste fasi avvengano senza sforzo. Inoltre, fa si che il flusso di erogazione si attivi esclusivamente quando il subacqueo inizia ad inspirare e si blocchi al termine dellโ€™inspirazione, impedendo auto-erogazioni o ancora piรน spiacevoli blocchi.

Proprio per questo lโ€™erogatore viene definito โ€œa domandaโ€. Per svolgere la sua funzione, lโ€™erogatore bi-stadio deve operare una riduzione della pressione dallโ€™uscita della bombola alla pressione ambiente alla quale il subacqueo si trova. Tuttavia, sia la pressione della bombola con la quale il gas entra nel primo stadio, che quella con la quale fuoriesce dal boccaglio del secondo stadio, sono costantemente variabili.

La prima diminuisce gradualmente per il consumo di gas durante lโ€™immersione, la seconda varia perchรฉ la profonditร  alla quale si respira varia durante lโ€™immersione. Di fatto la riduzione di pressione avviene in due passi successivi: nella prima fase il gas prelevato dalla bombola viene portato ad un valore di pressione inferiore, detta pressione intermedia (inizialmente dai 200 bar di carica a circa 10 bar). Questo compito viene svolto dal primo stadio, solido e massiccio, realizzato generalmente tramite un pezzo unico in ottone cromato e parti interne in acciaio inox, che viene direttamente e saldamente collegato ad un rubinetto della bombola. Nella seconda fase avviene un ulteriore abbassamento della pressione del flusso di gas, dalla pressione intermedia (circa 10 bar) alla pressione ambiente, alla quale il subacqueo sta respirando. Questa funzione viene svolta dal secondo stadio, lโ€™erogatore vero e proprio, che รจ connesso al primo stadio tramite una frusta di bassa pressione. 

La pressione intermedia รจ uguale alla pressione ambiente piรน una valore costante, che dipende dalle caratteristiche del primo stadio, e che si chiama pressione di taratura (perchรฉ dipende dalla taratura di una apposita molla interna al primo stadio, e dalla conformazione delle sua camere interne).

La pressione di taratura รจ tipicamente di 10 bar, ma puรฒ variare a seconda del modello, mediamente tra 9 e 11 bar.

Riepilogando
La pressione intermedia รจ sempre pari alla pressione ambiente, variabile in funzione della profonditร , piรน la pressione di taratura, costante. Poichรฉ lโ€™uscita del secondo stadio deve essere a pressione ambiente, la riduzione di pressione che esso deve operare รจ costante, e pari proprio alla pressione di taratura del primo stadio, sulla quale anchโ€™esso deve essere calibrato. Mentre quindi il primo stadio opera una riduzione di pressione variabile, e la cui entitร  cambia durante lโ€™immersione per il calo di pressione della bombola e per il variare della profonditร , il secondo stadio opera una riduzione di pressione sempre costante, di entitร  pari alla pressione di taratura del primo stadio. Qualunque sia la profonditร  alla quale stiamo respirando, troveremo sempre allโ€™interno della frusta di bassa pressione una pressione pari al valore di taratura. Questo ci permette collegare con tranquillitร  il primo e il secondo stadio con fruste omologate per la bassa pressione.

Supponiamo ad esempio di trovarci ad un profonditร  di 35 metri, con la pressione di bombola pari a 170 Bar, e un primo stadio con pressione di taratura PT = 10 bar. Avremo:

Pressione ambiente a 35 mt = 4,5 bar; (รจ la profonditร  divisa per 10 +1โ€ฆ)
Pressione intermedia = PA + PT ; 4,5 + 10 = 14,5 bar
Riduzione di pressione primo stadio = 170-14,5 = 155,5 bar,
Riduzione di pressione secondo stadio = 14,5 – 4,5 = 10 bar, costante, uguale alla pressione di taratura

Come funziona
Il funzionamento di un primo stadio รจ abbastanza semplice nel principio ma puรฒ diventare piuttosto complesso nelle fasi di progettazione e realizzazione, soprattutto nei casi in cui si vogliano assicurare alte prestazioni. Esso รจ direttamente connesso all’uscita della bombola, comandata dal rubinetto. Lโ€™attacco puรฒ essere di tipo DIN, a vite, oppure di tipo INT, a staffa. Il primo tipo รจ senzโ€™altro preferibile per affidabilitร  in quanto รจ praticamente impossibile che lโ€™accoppiamento con la rubinetteria della bombola possa accidentalmente essere compromesso. Esistono attacchi DIN da 200 e da 300 bar che si differenziano principalmente per il numero di filetti (ricavati allungando il cilindro filettato):

DIN 477/13, a 5 filetti, da 200 bar di pressione massima di bombola,
DIN 477/50, a 8 filetti, da 300 bar di pressione massima di bombola.

Primo stadio. Attacchi DIN 200 bar (sinistra) โ€ฆ.. e 300 bar (destra)

Il passo dei due tipi di filettatura รจ identico, ma il cilindro filettato dellโ€™attacco DIN a 300 bar รจ piรน lungo dellโ€™altro, ovvero contiene circa tre filetti in piรน.

Esso presenta inoltre un condotto interno per il passaggio dellโ€™aria piรน sottile e piรน lungo. Anche la rubinetteria della bombola, nel caso delle bombole che possono essere caricate a 300 bar, ha una sede filettata piรน lunga. Quindi se per errore avvitiamo un DIN 200 bar su una bombola da 300 bar, lโ€™o-ring non riesce a giungere a battuta sul fondo della sede perchรฉ il maschio รจ troppo corto, e quindi il primo stadio non puรฒ assicurare la tenuta.

Nota bene
In questo caso, appena aperto il rubinetto della bombola lโ€™aria sfiata rumorosamente da tutte le parti, evidenziando immediatamente lโ€™errore di accoppiamento.

Nel caso invece che un attacco DIN 300 bar sia avvitato su una rubinetteria di bombola a 200 bar, resterร  semplicemente un poco al di fuori (due o tre filetti), ma la tenuta da parte dellโ€™o-ring sarร  assicurata. Pertanto un attacco a 300 bar di un primo stadio รจ di fatto da considerare universale. I primi stadi hanno diverse uscite di bassa e alta pressione, il cui numero e disposizione sono un importante elemento di valutazione della rispondenza alle proprie specifiche esigenze.

Anche in questo caso, per garantire la sicurezza, le due filettature sono totalmente incompatibili, per passo e diametro, questโ€™ultimo maggiore nelle uscite di alta pressione; quindi non รจ possibile scambiare le fruste e collegare ad esempio il secondo stadio all’uscita di alta pressione.

frusta ad HP (alta pressione)

Le fruste HP sono realizzate con un foro micrometrico centrale, che premette un passaggio dellโ€™aria sufficiente per la lettura della pressione, ma impedisce che in caso di rottura della frusta si abbia un rapido svuotamento della bombola.

I primi stadi di erogazione appartengono a 2 grandi famiglie: erogatori a pistone o a membrana. Nell’erogatore a pistone lโ€™apertura e chiusura della valvola di alta pressione รจ assicurata da un pistone direttamente a contatto con lโ€™acqua dellโ€™ambiente esterno, mentre lโ€™erogatore a membrana mantiene lโ€™isolamento, grazie proprio all’interposizione di una membrana elastica tra lโ€™ambiente esterno e le parti interne. Per entrambe le famiglie possiamo poi avere primi stadi bilanciati o non bilanciati; questi ultimi tuttavia, oltre a non essere assolutamente consigliabili, sono ormai anche difficili da reperire sul mercato essendo quasi non piรน prodotti. Il loro unico pregio, rispetto ai piรน moderni modelli bilanciati, รจ una affidabilitร  ineguagliabile. La caratteristica fondamentale del primo stadio bilanciato รจ di avere una pressione di taratura praticamente indipendente dalla pressione della bombola e dalla pressione ambiente, cioรจ dalla profonditร , caratteristica di fondamentale importanza specialmente in immersioni impegnative.

Il suo principio di funzionamento รจ piuttosto semplice, ma ci riserviamo di descriverlo nel prossimo articolo.

Fine I parte – continua

Luca Cicali

in anteprima:
Diagramma dei componenti interni di un erogatore con pistone bilanciato. Nel diagramma manca l’O-ring HP nel corpo dell’erogatore attorno al pistone tra la camera d’aria HP e la camera a pressione ambientale (acqua) – autore: https://en.wikipedia.org/wiki/User:Mark.murphy
Diving regulator piston.png – Wikimedia Commons

 

 

 

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