Campana de buceo

Antecedentes

Los buzos comerciales que realizan trabajos de salvamento o construcción bajo el agua a menudo utilizan una campana de buceo para el transporte al sitio submarino. El uso de una campana de buceo (también conocida como cápsula de transferencia personal, PTC) y una cámara de presión extiende la cantidad de tiempo que un buceador puede permanecer bajo el agua de manera segura. Las campanas de buceo se conocían ya en el siglo IV a. C. , cuando fueron observados por el antiguo filósofo griego Aristóteles. En el siglo XVII se idearon campanas de buceo más sofisticadas. Las campanas modernas para el buceo comercial se desarrollaron después de la Segunda Guerra Mundial, con el auge de la industria petrolera en alta mar.

El buceo comercial (buceo de pago) se divide en dos tipos principales, buceo orientado a la superficie y buceo de saturación. En el buceo orientado a la superficie, los buzos con cascos trabajan bajo el agua, conectados a un aparato de respiración en la costa o a bordo de un barco, barcaza o plataforma. Por lo general, los buzos trabajan en parejas, uno bajo el agua y otro en la superficie atendiendo las mangueras y el equipo. Los buceadores orientados a la superficie pueden trabajar con seguridad a profundidades de hasta 300 pies (91,5 m), pero los buceadores solo pueden pasar una cantidad limitada de tiempo bajo el agua. Los efectos de la presión del agua pueden provocar la enfermedad por descompresión. Bajo presión, el nitrógeno se acumula en el tejido corporal del buceador y bloquea las arterias y venas. Si el buceador sube demasiado rápido, el nitrógeno forma burbujas en el tejido, algo así como burbujea una botella de refresco cuando está destapada. Las burbujas de gas en el tejido causan dolor, parálisis o la muerte. Después de una inmersión profunda, el buceador necesita descomprimirse gradualmente, volviendo muy lentamente a la presión de la superficie para evitar la enfermedad por descompresión. El tiempo de descompresión está relacionado con la profundidad de la inmersión y la duración. Con una inmersión profunda de solo una hora, el tiempo de descompresión puede llevar días. El buceo orientado a la superficie solo es práctico para trabajos pequeños.

El segundo tipo de buceo comercial, el buceo de saturación, es más útil para proyectos de construcción a gran escala. En el buceo de saturación, los buzos usan una cámara presurizada, a veces conocida como Sistema de buceo profundo (DDS), unida a una campana de buceo. La recámara y la campana comienzan a bordo de un barco. Un equipo de buzos sube a la cámara, que luego se presuriza mecánicamente para simular el entorno a la profundidad de la inmersión planificada. La cámara es un entorno de vida completo, equipado con camas, ducha y muebles, y puede albergar a un equipo de buceadores durante semanas. Cuando los buzos se aclimatan, salen de la cámara a través de un túnel de apareamiento y entran en la campana de buceo, que también está presurizada. Una grúa levanta la campana del barco y la deja caer al sitio submarino. Una vez en el sitio, un buzo sale de la campana con un traje de buceo y casco y comienza a trabajar. El otro buzo permanece en la campana y atiende las mangueras y el equipo del primer buzo. Después de un intervalo de quizás dos horas, cambian. Trabajando desde una campana, los buzos pueden pasar un día de ocho horas bajo el agua. Luego son transportados a la superficie en la campana, ingresan a la cámara de presión y cambian con el siguiente turno de buzos. Cuando se completa todo el trabajo, el equipo se descomprime en la cámara de presión. Aunque se han sumergido varias veces, el equipo solo necesita descomprimirse una vez.

Historial

Un cubo o barril que se baje directamente al agua, con el extremo abierto hacia abajo, atrapará el aire en su interior. Aristóteles escribió sobre los buzos que usaban calderos llenos de aire para respirar bajo el agua. Se dice que Alejandro Magno se hizo a la mar en una campana de buceo, que se dice que es un barril de vidrio blanco, en 332 a. C. Se dijo que permaneció bajo el agua durante días, aunque esto no es plausible. Hay varias referencias a las campanas de buceo en la Edad Media. En 1531, un italiano, Guglielmo de Lorena, fabricó una campana de buceo funcional que utilizó para recuperar antiguos barcos romanos hundidos del fondo de un lago. Se inventaron y usaron otras campanas en varios lugares de Europa, principalmente para rescatar tesoros. El precursor de la campana de buceo moderna fue inventado por el inglés Edmund Halley, mejor conocido por el cometa que lleva su nombre. En 1690 Halley construyó una campana de buceo que usaba tubos de cuero y barriles revestidos de plomo para suministrar aire fresco bajo el agua. Su campana era un cono de madera de extremo abierto, cargado con plomo y provisto de una mirilla de vidrio. En el interior, Halley colgó una plataforma para que el buceador descansara y un artilugio de barriles pesados. Los barriles se fijaron de modo que cuando el buzo los metiera en la campana, la presión del agua desde abajo los obligara a liberar aire fresco en la campana. Los ayudantes en la superficie rellenaron los barriles con aire fresco. Halley y un equipo de buzos lograron permanecer bajo el agua a una profundidad de alrededor de 60 pies (18,3 m) durante una hora y media usando su campana.

Otros duplicaron el logro de Halley, pero el diseño no se mejoró significativamente hasta 1788. Ese año, un ingeniero escocés, John Smeaton, hizo una campana de buceo que usaba una bomba en su techo para forzar el aire fresco al interior. La campana de Smeaton fue utilizada por buzos que reparaban puentes submarinos. En el siglo XIX se inventó una variedad de equipos de buceo, lo que dio lugar a cascos de buceo funcionales conectados por mangueras a un suministro de aire en la superficie. Este equipo tendía a ser pesado y voluminoso, fabricado con cientos de libras de metal para soportar la presión del agua profunda. Los trabajadores de túneles y puentes se hundieron en enormes campanas de hierro fundido o cámaras con forma de ascensor llamadas cajones. Como se sabía poco acerca de los peligros de la presión, muchos de estos trabajadores enfermaron y murieron de lo que se llamó enfermedad de cajón, ahora conocida como enfermedad por descompresión.

Las bases para el buceo comercial futuro se sentaron después de la Segunda Guerra Mundial. El buzo suizo Hannes Keller usó una campana de buceo en 1962 para alcanzar una profundidad de 984 pies (300 m). Su campana estaba a una presión ligeramente más alta que su sitio de buceo. Keller respiró una mezcla de helio Una campana Halley. y oxígeno a través de mangueras conectadas a una máquina en la campana. Mostró que la campana de buceo podría ser una valiosa estación de paso para un buceador profundo, proporcionando no solo gas respirable sino también electricidad, dispositivos de comunicación y agua caliente para calentar el traje de buceo.

El buceo de saturación fue posible gracias al trabajo del Dr. George Bond, director del Centro Médico Submarino de la Marina de los Estados Unidos a mediados de la década de 1950. Sus experimentos mostraron que el tejido de un buceador se saturó con nitrógeno después de un cierto tiempo de exposición. Una vez alcanzado el punto de saturación, la duración de la inmersión no fue importante. Un buceador puede permanecer bajo presión durante semanas o meses. El tiempo necesario para la descompresión sería el mismo, ya sea que el buceador permanezca en el punto de saturación durante una hora o una semana. Los experimentos de Bond llevaron al desarrollo de Deep Diving Systems. Estos fueron utilizados con frecuencia por los trabajadores de la industria petrolera en las décadas de 1970 y 1980, cuando florecieron las plataformas de perforación petrolera en alta mar.

La batisfera y el
batiscafo

Dos campanas de buceo modernas importantes fueron la batisfera y el batiscafo. Estos eran barcos de buceo de aguas profundas hechos para la observación científica. La batisfera fue construida por William Beebe, un zoólogo e ingeniero estadounidense Otis Barton en 1930. Beebe, fascinado por la vida submarina, concibió la máquina de buceo y Barton pudo diseñarla. La idea de Barton era hacer la cámara perfectamente redonda para distribuir uniformemente la presión del agua. Se fabricó con acero fundido de poco más de 2,5 cm (1 pulgada) de espesor y 1,5 m (4,75 pies) de diámetro. La batisfera pesaba 2449 kg (5400 lb), casi demasiado pesada para que la levantara la grúa disponible. Beebe y Barton realizaron múltiples inmersiones frente a las Bermudas en la batisfera, alcanzando una profundidad de 900 m (3000 pies) en 1932. Debido a la gran fuerza de la esfera, los buzos estaban protegidos de la presión, pero la batisfera resultó difícil de manejar y potencialmente peligrosa. Fue abandonado en 1934.

Una década más tarde, un padre y un hijo suizos, Auguste y Jacques Piccard, diseñaron un recipiente similar llamado batiscafo. El batiscafo resistió los efectos de la presión, como la batisfera, con una pesada cámara esférica de acero. La cámara colgaba debajo de un recipiente grande, ligero y lleno de gasolina. La liberación de las válvulas de aire permitió que el batiscafo perdiera flotabilidad y se hundiera en el fondo del océano por sus propios medios. Para volver a subir, los operadores soltaron lastre de hierro, lo que provocó que la embarcación se elevara lentamente. El primer batiscafo se construyó en 1946, pero sufrió daños irreparables en 1948. Una máquina mejorada descendió a 13.000 pies (4.000 m) en 1954. Los Piccard construyeron otro batiscafo, llamado Trieste en 1953. La Marina de los Estados Unidos compró el Trieste en 1958. Jacques y el teniente de la Marina Donald Walsh alcanzaron una profundidad récord de 10.916 m (35.810 pies) en la Fosa de las Marianas en el Pacífico en 1960.

Materias primas

Las campanas de buceo modernas están hechas de acero de grano fino de alta resistencia. Las ventanas están construidas con acrílico fundido de un grado especial diseñado para recipientes a presión. La campana también necesita una viga exterior de aluminio grueso para protegerla de los golpes. La campana está pintada con pintura epoxi marina de alta calidad. Las especificaciones de acero y aluminio varían según la profundidad esperada de la embarcación.

Diseño

Las campanas de buceo se fabrican a medida de acuerdo con las especificaciones del cliente. El cliente se acerca al fabricante con un resumen de lo que se necesita. Dependiendo de las necesidades, el esquema especificará la forma de campana, el número mínimo de ocupantes, el número de ventanas y cualquier otra necesidad especial, como estantes para sostener el equipo. El fabricante revisa el plan del cliente y luego elabora un diseño final.

La fabricación y diseño de campanas de buceo se realiza bajo normativas específicas proporcionadas por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME). ASME tiene una subsección que regula lo que generalmente se denominan recipientes a presión para ocupación humana, o PVHO. Los PVHO incluyen campanas de buceo, así como embarcaciones sumergibles, cámaras de descompresión, cámaras de recompresión, cámaras de gran altitud y otros. ASME establece estándares estrictos para todos los aspectos de las campanas de buceo, desde el diseño hasta la fabricación y las pruebas. Los fabricantes y sus subcontratistas deben seguir las pautas de ASME paso a paso a través del proceso de fabricación para recibir un sello de ASME en la campana terminada.

El
proceso de fabricación

Hacer la campana

• 1 El cuerpo de la campana está formado por acero resistente de grano fino. La placa de acero enrollada se coloca en una cinta transportadora y se envía a través de una sierra automática que corta la placa en la parte superior, inferior y los lados de la campana.
• 2 Las secciones se envían a un taller de soldadura certificado para este tipo de construcción. Cada sección se suelda manualmente. Las soldaduras deben poder resistir altas presiones y ser absolutamente estancas al agua. El taller de soldadura sigue las pautas establecidas por ASME.
• 3 Las ventanas de acrílico fundido, ya sea hechas por un subcontratista o por el fabricante de la campana, se colocan en su lugar.

Inspección y prueba

• 4 Después de soldar las secciones, se inspecciona la campana. Puede someterse a diversas pruebas, desde la inspección visual de las soldaduras hasta exploraciones ultrasónicas. Después de estas pruebas viene la "prueba de verificación". La campana se llena de agua y se presuriza durante una hora a una vez y media la presión para la que fue construida. En otras palabras, si la campana fue diseñada para soportar la presión encontrada a una profundidad de 600 pies (183 m), 282 psi, el fabricante la somete a presiones encontradas a 900 pies (274,3 m) o 415 psi. La campana debería poder resistir fácilmente la prueba de prueba. Ha sido diseñado para soportar una presión cuatro veces mayor que la presión de uso general, como medida de seguridad.

Pintura y acabado

• 5 A continuación, se pinta la campana. Los rociadores mecánicos recubren la campana con una pintura epoxi marina de alta calidad que es capaz de soportar el uso rudo que la campana soportará bajo el agua.
• 6 Entonces se termina el interior de la campana. La campana contendrá una variedad de dispositivos, como un calentador, instrumentos, luces, removedor de dióxido de carbono y ventiladores. Los soportes para estos dispositivos están atornillados al interior de la campana. Las carcasas de tuberías y cables también están atornilladas en su lugar. La campana no está lista para usarse hasta que todo el equipo esté en su lugar.

Certificación

• 7 Si la campana pasa todas las pruebas e inspecciones, está sellada con un sello ASME. Esto significa que ha sido construido de acuerdo con las normas ASME y se presume seguro para la ocupación humana. La campana individual también recibe un certificado que registra dónde fue construida, cuándo y por quién. También se llevan otros registros, como el origen del acero utilizado para la carrocería.
• 8 El fabricante entrega la campana como un recipiente "crudo". Luego, el cliente la equipa con toda la maquinaria necesaria, como dispositivos de rastreo, cámaras y transmisores de radio.

Control de calidad

El control de calidad es extremadamente importante para una embarcación utilizada para trabajos subacuáticos intrínsecamente peligrosos. El control de calidad está integrado en el proceso de fabricación de la campana de buceo, porque los fabricantes siguen los estándares establecidos por ASME. No solo se prueba la campana después de la construcción, sino que incluso el diseño preliminar se ha llevado a cabo de una manera que cumple con las reglas de ASME. La autoridad reguladora general sobre el buceo, que incluye Una moderna cápsula de transferencia de personal (PTC). buceo comercial, en los Estados Unidos es la Guardia Costera.

El futuro

La Marina de los Estados Unidos también prueba varios equipos de buceo para su propio uso. Dirige una Unidad de Buceo Experimental que prueba los equipos existentes y prueba la tecnología de buceo más avanzada. La Unidad de Buceo Experimental también emplea a médicos e investigadores que investigan los efectos fisiológicos del buceo. Parte de esta investigación puede conducir a regulaciones que afecten a los buceadores comerciales. Esto, a su vez, puede afectar los procedimientos de seguridad y las pruebas de control de calidad para campanas de buceo y otros aparatos de buceo.

Los buzos comerciales confían en las campanas de buceo todos los días para el transporte entre una cámara presurizada y un sitio de aguas profundas. El desarrollo del buceo de saturación condujo a una forma mucho más eficiente de realizar un trabajo submarino extenso, porque los buceadores solo necesitan descomprimirse una vez al final del trabajo. Sin embargo, algunas investigaciones actuales investigan formas de prescindir por completo de la descompresión. Algunos investigadores han estudiado la posibilidad de equipar a los buceadores con branquias artificiales que les permitan respirar oxígeno directamente del agua. Otra posible nueva tecnología se llama respiración líquida. A presión profunda, si los pulmones están llenos de un líquido que contiene oxígeno, teóricamente pueden seguir funcionando. Hipotéticamente, un buzo podría respirar fluorocarbono líquido oxigenado de un tanque portátil. Esto permitiría al buceador sumergirse más profundamente sin el uso de una cámara de presión y una campana de buceo. Otra vía de investigación es la denominada descompresión biológica. Se podría usar una bacteria especial en el cuerpo para metabolizar los gases atrapados en el tejido que causan la enfermedad por descompresión. Esto eliminaría la necesidad de descompresión en una cámara. Si alguna de estas tecnologías se volviera viable para los buzos comerciales, el sistema existente de cámara de presión y campana de buceo podría modificarse.

Dónde obtener más información

Libros

Beebe, William. Media milla hacia abajo. Nueva York:Dull, Sloan y Pearce, 1951.

Parker, Torrance R. 20.000 trabajos bajo el mar:una historia del buceo y la ingeniería submarina. Península de Palos Verdes, CA:Archivos submarinos, 1997.

Piccard, Jacques y Robert S. Dietz. Siete millas hacia abajo:la historia del batiscafo Trieste. Nueva York:G. P. Putnam's Sons, 1961.

Publicaciones periódicas

Bachrach, Arthur J. "La historia de la campana de buceo". Tiempos históricos de buceo (Primavera de 1998).

Otro

Página del patrimonio del buceo. Junio ​​de 2001. .

Ángela Woodward