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Petizione OCEAN4FUTURE

Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

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Parliamo di aria respirabile e filtro compressore di Fabio Bartolucci

livello elementare
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: compressori, filtri, ricarica miscele

Pur praticando subacquea da molti anni, nel tempo ho notato che molti problemi relativi alla ricarica delle miscele mi erano sfuggiti. In particolare che queste conoscenze non erano nemmeno sufficientemente divulgate. Nel 2004 decisi di aprire un centro immersioni per Rebreather e subacquea tecnica.

Al momento di allestire la stazione di ricarica cominciai a documentarmi sulle varie attrezzature necessarie per comporre miscele respiratorie, e quindi sulla qualità dell’aria. Quello che scoprii è che le informazioni erano si disponibili ma bisognava cercarle con un certo impegno: da quel giorno non ho mai smesso di continuare a documentarmi e trovare nuove informazioni. Ho pensato quindi di condividere con voi le mie conoscenze che ho riassunto in questo breve articolo.

Problematiche e gestione del filtro
Il problema critico per ottenere aria pulita e respirabile “a norma” è nella gestione della cartuccia del filtro.  Il filtro è costituito da un contenitore, che ospita una cartuccia che contiene due elementi diversi: il setaccio molecolare ed il carbone attivo separati da feltri che hanno anche il compito di filtrare il “particolato”.

L’aria passa prima nella parte contenente il setaccio molecolare, che serve ad eliminare l’umidità residua, in seguito passa nella parte contenente il carbone attivo che ha il compito di depurare l’aria da vapori d’idrocarburi, sostanze acide e inquinanti di natura organica ed i microrganismi. Il carbone attivo funziona solo se riceve aria “perfettamente secca”, quindi se il setaccio molecolare è saturo, il carbone attivo non funziona e addirittura rilascia dopo un certo tempo parte di ciò che aveva assorbito.

Il carbone attivo in condizioni di alta temperatura e umidità può formare persino una certa quantità di monossido di carbonio, per quanto in percentuali ridotte. Per quanto detto sopra la durata della cartuccia filtrante dipende in primo luogo dalla capacità del setaccio molecolare di assorbire l’umidità, quindi una volta che questo è saturo il sistema filtrante non funziona più. Anche la durata della cartuccia del filtro dipende dalla temperatura e umidità presenti nell’aria aspirata dal compressore. I costruttori forniscono una tabella della durata della cartuccia in funzione della temperatura ambientale.

La durata della cartuccia del filtro dipende dalla temperatura e umidità presenti nell’aria aspirata dal compressore, quindi non può essere indicata in un numero preciso di ore fisso, come alcuni credono. La durata diminuisce di circa 50% se la temperatura passa da 20 a 30°C

Per attenersi alla tabella del costruttore è necessario annotare le ore di funzionamento alle diverse temperature, moltiplicare per il fattore di correzione e poi stimare l’autonomia mediante il calcolo della “media pesata” (cosa che non è agevole per tutti).

Per garantire la corretta depurazione dell’aria è necessario usare le cartucce filtro prescritte dal costruttore che sono, tra l’altro, conservate sotto vuoto.

Malgrado tutto l’impegno che possiamo mettere nella compilazione della suddetta tabella e nell’effettuare il relativo calcolo, dobbiamo considerare che la durata della cartuccia dipende anche dall’umidità e non è possibile stilare tabelle considerando le due variabili: temperatura e umidità. La tabella e il relativo calcolo della media pesata danno un’indicazione dell’autonomia approssimata e non sufficientemente precisa. E’ fondamentale sapere esattamente quando la cartuccia è esaurita, perché caricare in queste condizioni, anche se per brevi periodi, contamina anche le fruste del compressore, le bombole e tutto ciò che è a valle del filtro.

La cosa migliore per risolvere il problema è installare un sistema di monitoraggio della cartuccia, preferibilmente costituito da un igrometro di precisione (con una risoluzione +/- 1 mg/M3) che fornisca in tempo reale il valore dell’umidità a valle del filtro, quindi esattamente cosa andiamo a immettere nelle bombole. 

Questi strumenti esistono anche in versione portatile; hanno un costo relativamente alto, intorno ai 700 euro, ma sono indispensabili per garantire la qualità dell’aria e a mio avviso dovrebbero essere resi obbligatori e forniti di serie col compressore.

Economia d’uso delle cartucce
Le cartucce originali sono relativamente costose e alcuni pensano di poterle ricaricare in casa acquistando il materiale filtrante: setaccio molecolare e carbone attivo. Purtroppo ciò non è possibile, perché il setaccio molecolare, se esposto all’aria, si satura di umidità in breve tempo una volta aperta la confezione e non è più efficiente.

Le case costruttrici adottano particolari cicli di lavorazione per evitare questo problema che vanno dall’eseguire la confezione delle cartucce in ambienti climatizzati e/ porle sotto vuoto per un certo periodo di tempo. Indipendentemente dalle tecniche adottate è ovvio che queste non possono essere riprodotte “in casa”.

E’ fondamentale, quindi, rispettare le specifiche della casa che costruisce il compressore.

NON ricaricare per proprio conto la cartuccia del filtro: prove eseguite con sistema in grado di analizzare l’aria in uscita dal compressore hanno dimostrato che questa pratica è assolutamente sbagliata e la cartuccia inefficiente !!! Il sistema corretto per ottenere una ottimale economia di esercizio relativa al costo delle cartucce è di installare un essiccatore.

Essiccatore
Si tratta di un sistema frigorifero che raffredda l’aria in uscita dal compressore o tra il primo ed il secondo stadio. Come abbiamo visto l’aria compressa è raffreddata da serpentine poste nel flusso della ventola del compressore, malgrado la presenza di questo sistema la temperatura dell’aria e l’umidità in uscita dal compressore è molto elevata.

Un sistema supplementare di refrigerazione è in grado di abbassare la temperatura dell’aria fino a soli +3°C, in tal modo la maggior parte dei vapori residui condensano e sono espulsi prima di raggiungere il filtro. In questo modo la durata delle cartucce aumenta dalle sei alle dieci volte in base alle e varie condizioni ambientali.

Nell’immagine sopra è illustrata la tabella fornita dalla ditta Bauer, che mostra l’aumento della durata della cartuccia filtro a seguito dell’installazione del loro essiccatore. Come già detto la durata del filtro dipende dalla temperatura del gas in uscita dall’ultimo stadio, un filtro che ha una durata di 33 ore a 20°c, a 35°c dura soltanto 10 ore, se l’aria é raffreddata a +3°c la durata del filtro aumenta fino a 6 volte in condizioni normali e fino a 10 volte in clima tropicale. A parte il fattore economico, tale sistema offre una maggiore garanzia sulla respirabilità dell’aria fornita dal compressore.

Essicazione del setaccio molecolare
Il setaccio molecolare è una sostanza inerte porosa che può essere essiccata una volta inumidita.

sistema essicante per cartucce di setaccio molecolare

La ditta Bauer ha messo punto un sistema ove le cartucce del setaccio molecolare sono separate da quelle del carbone attivo, in questo modo abbiamo due cartucce di setaccio molecolare, una delle quali deumidifica l’aria che va verso la cartuccia di carbone attivo ed un’altra passiva che è essiccate mediante un piccolo flusso di aria pulita prelevato a valle del sistema filtrante. Il tutto è controllato da un sistema di monitoraggio identico a quello usato nelle cartucce combinate classiche (setaccio + carbone attivo). Entrambe i serbatoi di essiccazione funzionano in parallelo: un serbatoio di essiccazione viene messo in funzione in modalità essiccazione, il secondo in modalità di rigenerazione. La commutazione automatica tra le modalità avviene tramite l’unità di comando B-CONTROL. In questo modo si garantisce un’alimentazione costante del mezzo trattato.

Umidità residua
L’umidità residua non costituisce solo un problema per l’efficienza del carbone attivo ma può provocare danni alle attrezzature e bloccaggio dell’erogatore a causa del salto di pressione che avviene quando riduce l’alta pressione delle bombole, infatti, il conseguente salto di temperatura abbassa notevolmente la temperatura dell’aria che può portare alla formazione di ghiaccio se l’umidità residua non è nei limiti della norma. Nel passato la normativa prevedeva 25mg/M3 e per motivi di sicurezza è stata portata oggi a 15mg/M3. Qualora un erogatore dovesse malauguratamente andare in blocco a causa del ghiaccio, il problema è da attribuire alla qualità dell’aria, piuttosto che al produttore dell’erogatore. I 15 mg/M3 corrispondono circa allo 0,07% di umidità relativa come da tabella seguente.

Sempre in merito all’umidità, l’aria a norma non fa arrugginire le bombole, perché è secca ed anche in caso di scarica rapida non è in grado di creare condensa, infatti, un’umidità residua di 15mg/M3 ha un punto di rugiada (condensa) che è -70 °C.

Conclusioni
La normativa stabilisce la qualità dell’aria respirabile imponendo di rispettare alcuni parametri ma non stabilisce norme riguardanti le tecniche di filtraggio. Chi gestisce il sistema di ricarica è libero di scegliere le tecniche e i dispositivi e soprattutto quanto investire nell’impianto, ma in assenza di controlli questa libertà di scelta equivale a de-responsabilizzazione in merito alla qualità dell’aria fornita.

Nella forma più semplice un impianto di ricarica è costituito da un compressore e un filtro, ciò può essere sufficiente per piccole stazioni di ricarica ma resta che non è possibile sapere quando bisogna cambiare cartuccia se non si ha un sistema di monitoraggio, la maggioranza delle stazioni di ricarica non è in grado di sapere quando è il momento di cambiare il filtro e carica con cartuccia satura, che è come caricare senza filtro o peggio ancora, perché il carbone attivo, quando inumidito ed esausto può produrre sostanze inquinanti ed anche monossido di carbonio: e assolutamente necessario imporre alle stazioni di ricarica che offrono un servizio al pubblico, siano aziende o circoli sportivi, di munirsi di sistema di monitoraggio del filtro basato sulla misura dell’umidità residua.

 

Fabio Bartolucci
1974 Istruttore sub ricreativa
1976 OTS Marco Polo
Istruttore subacquea tecnica e rebreathers per 9 CCR e 4 SCR
Gas Blender instructor
CTP per la causa penale di un’esplosione di una stazione di ricarica (2016)

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