Decompressione

TEORIA DELLA DECOMPRESSIONE

Il concetto di decompressione o di limite di non decompressione viene utilizzato da ogni subacueo tecnico o ricreativo, anche se è assai raro che chi lo utilizza ne conosca le basi teoriche.

Computer e tabelle mascherano la teoria della decompressione dietro ad un'interfaccia semplice e alla portata di tutti che ne permette l'utilizzo anche a chi (come nella maggior parte dei casi) non ha neppure la minima conoscenza di quali siano le regole che portano alle restrizione imposte da questi strumenti.

Lo scopo di questo articolo vuole essere quello di dare un'infarinatura generale della teoria decompressiva e di fornire a chi è interessato degli spunti da cui partire per approfondire l'argomento.

ORIGINI

Fin da quando si è cominciato ad andare in acqua respirando gas compressi, l'uomo si è reso conto che la combinazione di tempo di permanenza e di profondità in alcuni casi generavano delle patologie più o meno pericolose per l'uomo.

L'origine di queste patologie non fu chiaro da subito, pertanto i primi studi si limitarono a definire i massimi tempi di permanenza ad ogni profonità considerati sicuri per l'uomo, dove il concetto di sicuro si basava sulla apparente mancanza di sintomi in capre o operai immersi in rudimentali campane (i così detti cassoni) ed esposti ai tempi e alle profondità oggetti di studio.

L'ERA DI HALDANE

Quando si cominciarono ad intravedere i primi risvolti economico/miltari delle attività subacquee si cominicarono a commissionare i primi studi scientifici per definire in maniera rigorosa le relazioni tra profondità, permanenza e patologie.

Uno dei primi a dedicarsi a tale attività fu J.S. Haldane che ipotizzò come causa delle patologie post immersione la presenza di bolle nel sangue dovute alla desaturazione troppo rapida dei tessuti.

Nella vita di tutti i giorni, respirando aria normabarica (1 atm) i nostri tessuti sono in equilibrio con il gas che respiriamo che è formato da circa un 21% di ossigeno e da un 78% di azoto che in pressioni parziali si traduce in 0,21 atm di ossigeno e 0,78 atm di azoto. L'ossigeno è il carburante del nostro organismo e pertanto viene consumato dalle cellule e reintegrato, mentre l'azoto essendo un gas che non interagisce con il nostro organismo rimane disciolto nei tessuti.

Durante le immersioni respiriamo aria compressa (alla stessa pressione a cui ci troviamo) pertanto se siamo ad esempio a 20mt di profondità stiamo respirando aria a 3 atm che si traduce in una pressione parziale di azoto pari a 0,78x3 = 2,34 atm, pertanto i nostri tessuti cominicano lentamente a caricarsi di azoto per portarsi in equilibrio con l'ambiente.

Una volta terminata la nostra permanenza sul fondo, quando cominciamo la risalita, non appena la pressione parziale dell'azoto che stiamo respirando diventa più bassa di quella dell'azoto disciolto, i nostri tessuti cominciano a rilasciare il gas.  Quando il rapporto tra la pressione dell'azoto nei nostri tessuti e quella respirata supera il rapporto di  1,58 secondo Haldane comincia la formazione di bolle.

Poichè il nostro corpo è formato di molti tessuti che hanno una capacità di assorbire/rilasciare azoto in tempi diversi, sono stati empiricamente costruiti dei modelli di tessuti con tempi di emisaturazione (tempo necessario ad eliminare metà del gas assorbito) di 5, 10, 20, 40, 70 minuti (i famosi comparti o tessuti di cui si parla nelle istruzioni dei computer subacquei).

Sapendo che la funzione di saturazione/desaturazione dei tessuti è esponenziale, conoscendo il tempo di emisaturazione è possibile ricavare istante per istante la pressione parziale di azoto in ognuno dei 5 comparti in funzione di tempo e profondità. Così facendo sono state create le prime tabelle che imponevano come tempo massimo di permanenze ad una certa quota quello necessario ad aver assorbito in almeno un comparto una pressione parziale di azoto di 1,5 bar (1,5 volte quella superficiale) .

BUHLMANN E I COMPUTER SUBACQUEI

Buhlmann rielaborò la teoria di Haldane andando ad aumentare il numero dei tessuti da 5 a 16 ed integrando allo studio di Haldane quello di Workman che sosteneva che il limite di 1,58 fosse linearmente dipendente sia dal tessuto che dalla profondità. Questo nuovo modello chiamato ZH-L 16 è quello tuttora in uso in quasi tutti i moderni computer subacquei.

PYLE E LE TAPPE FONDE

Dopo oltre cinquantanni di sperimentazione sulla popolazione subacquea, con qualche aggiustamento sulla massima differenza di pressione tollerabile dei vari tessuti, il modello di Buhlmann ha provato di essere uno strumento efficiente per gestire in sicurezza la quasi totalità delle immersioni.

Alcuni subacquei dediti ad immersioni più fonde e più lunghe di quelle della popolazione media, sebbene rispettosi delle prescrizioni di Buhlmann, hanno cominciato a notare sintomi di affaticamento e qualche malessere al termine delle immersioni.

Come al solito la soluzione al problema è pervenuta prima che ne fosse nota la causa, per merito del biologo marino  Richard Pyle che osservò, sperimentalmente, che facendo delle soste fonde durante la risalita, per permettere alle vesciche dei pesci che catturava di desaturare, il malessere post immersione scompariva.

Incuriosito dal fenome, fece alcune prove stabilendo una regola empirica che prevede l'inseriemnto di alcune tappe fonde calcolate con il seguente semplice algoritmo:

  • Profondità massima dell'immersione + prima tappa decompressiva / 2
  • Sosta per 2-3 minuti
  • Si reitera il processo fintanto che la distanza tra le tappa diventa inferiore ai 10 mt

MODELLO A PERMEABILITA' VARIABILE (VPM)

La spiegazione di cosa generasse i problemi decompressivi in immersioni fonde e del perchè le tappe di Pyle li risolvessero, arrivò solo qualche anno più tardi ad opera di Yount e Hoffman i quali, facendo sperimentazione sulle geleatine sature si accorsero che l'ipotesi da cui partiva Haldane, ovvero che le bolle si generassero nel sangue solo se il rapporto tra la pressione dell'azoto disciolto e quello respirato superava 1,58, era fondalmente errata in quanto le bolle sono sempre presenti nel sangue e quello che le rende pericolose non è la loro presenza o meno ma la loro dimensione.

L'effetto di queste bolle latenti è in effetti trascurabile per immersioni non troppo fonde e lunghe, ecco perchè il modello di Haldane / Buhlmann ha sempre funzionato, però comincia a diventare rilevante in immersioni profonde e con gas più volubili come l'elio.

Il modello matematico che supporta questa teoria è di pubblico dominio e visonabile da chiunque.  Senza entrare nel dettaglio del suo funzionamento, i concetti di base sono che nel nostro organismo sono presenti delle microbolle (nuclei), che una volta compresse si innescano creando delle bolle durante la fase di risalita. A differenza dei tessuti saturi che maggiore è la diffrenza di pressione (ovvero più risalimo) più velocemnte si scaricano, le bolle più risaliamo più si espandono e la pressione al loro interno cala, pertanto è sempre più difficile svuotarle e farle quindi tornare dei nuclei latenti.

Sulla base di questa teoria l'idea delle tappe fonde si giustifica dal fatto che ad alta profondità si "sgonfiano" le bolle che ritonano allo stato di micronuclei innoqui per il nostro organismo, mentre a basse profondità si desaturano i tessuti secondo il modello di Haldane.

I software decompressivi che utilizzano questi modelli (V-Planner e Gap ) e i computer subacquei che li utilizzano (Liquivision X1 ) generano dei profili decompressivi più "Sgranati" con delle tappe fonde di pochi minuti che si allungano mano a mano che si risale.

CONCLUSIONI

Come Istruttore subacqueo noto spesso una " Cieca" fiducia nei nei computer subacquei, che spesso prevale anche sul buon senso. Un computer che utilizza un modello tipo ZH-L (Buhlmann) in immersioni molto lunghe e con lunghe decompressioni può generare qualche problema, però nessuno ci vieta, prima di arrivare alle tappe di decompressione proposte di fermarci per qualche minuto alle profondità richieste dalle tappe di pyle e di seguire poi le indicazioni decompressive proposte dal computer.

Per concludere ci tengo a precisare che questo articolo non vuole stabilire quali siano i migliori metodi decompressivi o quali siano i migliori computer subacquei sul mercato, ma si prefigge di dare al lettore un'idea di come funzionano le cose, per permettere ad ognuno di fare delle scelte consapevoli o magari di risolvere qualche inspiegabile malesse post immersioni.

Informazioni aggiuntive