Ocean for Future

Ultima Clock Widget

  • :
  • :

Vediamo che tempo fa o farà

Diamo un’occhiata al tempo meteorologico

Meteo facile per tutti: vediamo che tempo fa o farà prossimamente con un insieme di link per aggiornarvi in tempo reale sulle condizioni meteorologiche locali e marine 

  Address: OCEAN4FUTURE

Modelli a bolle, VPM – Varying Permeability Model – parte III

tempo di lettura: 5 minuti

.
livello medio
.
ARGOMENTO: SUBACQUEA

PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: VPM

.
Il modello “a permeabilità variabile”

Il nome dato al modello a “permeabilità variabile” fa riferimento alle proprietà chimico fisiche dello strato di surfattante che condiziona la permeabilità della bolla al passaggio di gas, in entrata ed in uscita.  Nella fase di compressione, i surfattanti riescono a garantire la permeabilità sino ad un pressione esterna di circa 9 bar, oltre la quale essa è compromessa. In fase di riduzione della pressione, la permeabilità è invece sempre garantita, qualunque sia la pressione di partenza e l’entità della diminuzione di pressione.

Il VPM ha come obiettivo la individuazione del profilo di risalita ottimale che limiti la crescita dei nuclei di bolle, tenendo sotto controllo il volume totale di gas acquisito da tali nuclei non solo durante la fase di risalita da una immersione, ma anche entro un prefissato periodo successivo al suo termine, durante il quale il processo di crescita di volume prosegue.  Ipotizzando una immersione quadra, ecco i passi fondamentali che il modello esegue:

  • misura la quantità di inerte disciolto in ogni compartimento e tiene sotto controllo il volume dei nuclei di bolle in ogni fase dell’immersione;
  • per ciascun compartimento, stima il numero di bolle che durante la risalita tenderanno a crescere di volume;
  • valuta l’entità di tale accrescimento;
  • calcola il miglior profilo decompressivo che consenta di mantenere entro un valore limite di sicurezza la quantità totale di gas contenuto in queste bolle.

Specialmente nella parte che riguarda il calcolo della decompressione, il funzionamento di dettaglio del VPM e la sua trattazione matematica sono materia da super specialisti. La complessità nella predizione del comportamento dinamico di una bolla è dovuta all’interdipendenza dei parametri che compaiono nelle leggi che ne influenzano le dimensioni.

Vediamo dunque cosa succede ad una bolla immersa in un liquido organico (contenente nuclei di bolle in fase di permeabilità) quando viene sottoposta ad una rapida compressione seguita (dopo un tempo sufficiente a raggiungere la saturazione) da un altrettanto rapida decompressione. Ipotizzeremo che questo processo sia a grandi linee simile a ciò che succede durante una immersione. Durante la compressione rapida avviene che le bolle si schiacciano. Questo perché mentre il gas si discioglie lentamente nei tessuti, con legge esponenziale, il gas all’interno delle bolle (in fase gassosa) si adegua immediatamente alla pressione esterna, e quindi aumenta repentinamente. Questo comporta che la differenza tra pressione interna ed esterna favorisce il passaggio di gas dall’interno della bolla -> al liquido esterno in soluzione, come prevede la legge di Henry. 

Ciò significa che lo schiacciamento delle bolle è tanto maggiore quanto maggiore è la velocità di discesa di una immersione e tanto più è lento il compartimento considerato. 

Questo fenomeno è importante: lo schiacciamento (crushing) non dipende quindi da quanto si va in profondità, ma da quanto ci si va velocemente. Per cui avere i nuclei di bolle di dimensioni ridotte all’inizio della risalita consente margini di sicurezza maggiori – photo credit @andrea mucedola

Atteso un tempo sufficiente, perché la tensione di azoto nel liquido si avvicini a quella di saturazione, torniamo di colpo alla pressione iniziale, depressurizzando. La tensione nel liquido inizia a ridursi con legge esponenziale, mentre i nuclei di bolle si trovano ora di fronte ad un bivio. Alcuni risulteranno “attivati”, altri no. Quelli attivati tenderanno a crescere di volume poiché permetteranno al gas disciolto di penetrare al proprio interno, arrivando a dimensioni ben superiori a quelle che avevano ancor prima della compressione, mentre quelli non attivati tenderanno a collassare, divenendo inoffensivi. 

Quali nuclei si attivano e perché?  
Senza entrare in dettagli complessi da analizzare in termini matematici, risulta che si attivano solo i nuclei che hanno dimensioni superiori ad un certo raggio, detto raggio critico. Il raggio critico non è un dato fisso del problema ma dipende dalle proprietà superficiali della bolla e dal gradiente di sovrasaturazione, ovvero dalla differenza tra tensione nei tessuti e pressione ambiente.  Proprio lo stesso parametro che aveva identificato Haldane per stabilire le condizioni di risalita sicura da una immersione.

Maggiore è il gradiente di sovra saturazione, e minore è il raggio critico. 

Quindi in fase di desaturazione, i nuclei di bolla più piccoli del raggio critico tendono a collassare perché il gas fuoriesce da essi sciogliendosi nel liquido circostante, mentre quelli più grandi di tale raggio tendono invece ad ingrandirsi, per via del gas che vi si riversa dal liquido nel quale è disciolto.

fig 3

Abbiamo rappresentato questa situazione in figura, che mostra due ipotetiche “macro foto”, relative ai nuclei di bolla prima e dopo l’applicazione del gradiente di sovra saturazione,  a causa del quale solo le bolle con raggio maggiore del raggio critico si sono attivate. Nella figura di sinistra sono mostrate le bolle in un ipotetico tessuto prima dell’applicazione del gradiente, e in quella di destra sono state evidenziate quelle che si sono attivate, cioè che tenderanno ad ingrandirsi, dopo l’applicazione del gradiente.  Le bolle attivate sono proprio quelle che hanno un raggio maggiore del raggio critico.

Riassumendo
Con sovrasaturazione intendiamo  la differenza tra la tensione di inerte nei tessuti e la pressione ambiente, situazione tipica di una fase finale di risalita da un’immersione. Poiché nei tessuti di un subacqueo in immersione esistono sempre nuclei stabili aventi varie dimensioni, quando durante la risalita la tensione di inerte nei tessuti supera la pressione ambiente alcuni di essi cresceranno di dimensione (quelli con raggio superiore al raggio critico) ed altri collasseranno (quelli con raggio inferiore al raggio critico).   Maggiore è la sovrasaturazione e minore il raggio critico a partire dal quale i nuclei si attivano, cioè tendono a crescere di volume.

Ma quante sono le bolle che hanno un raggio superiore a quello critico, e che quindi tenderanno a crescere durante la risalita?  
E’ una domanda alla quale si può dare risposta solo in termini statistici. Se potessimo ipoteticamente esaminare un tessuto vitale, isolarne una porzione provare a contare le microbolle presenti e a “catalogarle” per grandezza, potremmo verificare che più le bolle sono grandi e più sono difficili da trovare, (fortunatamente), un pò come le pietre preziose. La distribuzione statistica delle dimensioni delle bolle è quindi chiamata esponenziale, (che coincidenza…), il che vuol dire che più ci si sposta verso destra sull’asse orizzontale (bolle grandi) e più il numero di esse è piccolo, come mostrato nel grafico (sull’asse orizzontale la grandezza delle bolle e su quello verticale il loro numero).

Attivazione delle bolle con raggio maggiore di quello critico

Attivazione delle bolle con raggio maggiore di quello critico da Luca Cicali,“Oltre la curva”

Sappiamo che una intensa attività fisica pre-immersione fa aumentarne il numero dei nuclei di bolle, ma un maggior numero di nuclei significa maggiore possibilità per il gas inerte di entrarvi in fase di sovrasaturazione, e quindi più probabilità che essi si trasformino da semi microscopici e inoffensivi in bolle voluminose capaci di darci problemi anche gravi.  

Quindi è senz’altro un bene avere un fisico allenato, ma non è un bene farsi un immersione impegnativa o profonda appena usciti dalla palestra o ansimanti per uno sforzo fisico prolungato.

Luca Cicali 

foto in anteprima credit @andrea mucedola

 

 

Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo

 

PAGINA PRINCIPALE

Loading

(Visited 676 times, 1 visits today)
Share
0 0 voti
Article Rating
Sottoscrivi
Notificami
0 Commenti
Inline Feedbacks
vedi tutti i commenti

Translate:

Legenda

Legenda

livello elementare
articoli di facile lettura

livello medio
articoli che richiedono conoscenze avanzate

livello difficile
articoli di interesse specialistico

 

Attenzione: È importante ricordare che gli articoli da noi pubblicati riflettono le opinioni e le prospettive degli autori o delle fonti citate, ma non necessariamente quelle di questo portale. E’ convinzione che la diversità di opinioni è ciò che rende il dibattito e la discussione più interessanti, aiutandoci a comprendere tutti gli aspetti della Marittimità

Chi c'é online

22 visitatori online

Ricerca multipla

Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors
Filter by Categories
Archeologia
Associazioni per la cultura del mare
Astronomia e Astrofisica
Biologia
Cartografia e nautica
Chi siamo
Climatologia
Conoscere il mare
Didattica
Didattica a distanza
disclaimer
Ecologia
Emergenze ambientali
Fotografia
Geologia
geopolitica
Gli uomini dei record
I protagonisti del mare
Il mondo della vela
L'immersione scientifica
La pesca
La pirateria
La subacquea ricreativa
Lavoro subacqueo - OTS
Le plastiche
Letteratura del mare
Malacologia
Marina mercantile
Marine militari
Materiali
Medicina
Medicina subacquea
Meteorologia e stato del mare
Miti e leggende del mare
nautica e navigazione
Normative
Ocean for future
OCEANO
Oceanografia
per conoscerci
Personaggi
Pesca non compatibile
Programmi
Prove
Recensioni
Reportage
SAVE THE OCEAN BY OCEANDIVER campaign 4th edition
Scienze del mare
Sicurezza marittima
Storia contemporanea
Storia Contemporanea
Storia della subacquea
Storia della Terra
Storia Navale
Storia navale del Medioevo (post 476 d.C. - 1492)
Storia Navale dell'età antica (3.000 a.C. - 476 d.C,)
Storia navale dell'età moderna (post 1492 - oggi)
Storia navale della prima guerra mondiale (1914-1918)
Storia navale della seconda guerra mondiale (1939 - 1945)
Storia navale Romana
Subacquea
Subacquei militari
Sviluppi della scienza
sviluppi tecnologici
Sviluppo compatibile
Tecnica
Uomini di mare
Video
Wellness - Benessere

I più letti in assoluto

Tutela della privacy – Quello che dovete sapere

> Per contatti di collaborazione inviate la vostra richiesta a infoocean4future@gmail.com specificando la vostra area di interesse
22 visitatori online
22 ospiti, 0 membri
Complessivo: 742 alle 21-09--2018 06:47 pm
Numero max di visitatori odierni: 31 alle 05:47 pm
Mese in corso: 65 alle 12-05--2024 04:06 pm
Anno in corso: 118 alle 06-04--2024 04:33 am
Share
Translate »
0
Cosa ne pensate?x