Campana de buceo: cápsula de transferencia personal avanzada para trabajo submarino seguro

Antecedentes

Buzos comerciales haciendo construcción submarina o salvamento a menudo usan campana de buceo para transporte al sitio submarino. Uso de campana (también conocida como Cápsula de Transferencia Personal, PTC) y cámara de presión extiende tiempo que buzo puede permanecer seguro bajo agua. Campanas conocidas desde siglo IV a.C., observadas por filósofo griego Aristóteles. Campanas más sofisticadas ideadas en siglo XVII. Campanas modernas para buceo comercial desarrolladas tras WWII, con auge industria petrolífera offshore.

Buceo comercial (buceo por paga) divide en dos tipos principales: buceo orientado a superficie y buceo saturación. En buceo orientado superficie, buzos en cascos trabajan bajo agua, conectados a aparato respiración en tierra o a bordo barco, barcaza, plataforma. Típicamente buzos trabajan en parejas, uno bajo agua y otro en superficie atendiendo mangueras y equipos. Buzos orientados superficie pueden trabajar seguro hasta 91,5 m (300 ft), pero tiempo bajo agua limitado. Efectos presión agua pueden causar enfermedad descompresión. Bajo presión, nitrógeno colecciona tejidos buzo, bloqueando arterias/venas. Si buzo sube rápido, nitrógeno forma burbujas en tejido, similar a refresco al destapar. Burbujas gas causan dolor, parálisis o muerte. Tras inmersión profunda, buzo necesita descomprimir gradualmente, retornando muy lentamente a presión superficie para evitar enfermedad. Tiempo descompresión relacionado con profundidad y duración. Con inmersión profunda solo una hora, descompresión puede tomar días. Buceo orientado superficie solo práctico trabajos pequeños.

Segundo tipo, buceo saturación, más útil proyectos construcción gran escala. En buceo saturación, buzos usan cámara presurizada, a veces Sistema Buceo Profundo (DBS), unida a campana. Cámara y campana comienzan a bordo barco. Equipo buzos aborda cámara, que se presuriza mecánicamente simular entorno profundidad inmersión planificada. Cámara es entorno vida completo —camas, ducha, muebles— y aloja equipo buzos por semanas. Cuando buzos aclimatados, salen cámara por túnel acoplamiento y entran campana, también presurizada. Grúa levanta campana del barco y la baja al sitio submarino. Una vez en sitio, un buzo sale campana en traje y casco buceo y comienza trabajo. Otro buzo permanece campana atiende mangueras y equipo primer buzo. Tras intervalo ~2 horas, se turnan. Trabajando desde campana, buzos pueden jornada 8 horas bajo agua. Luego ferry a superficie en campana, entran cámara presión, cambian con próximo turno buzos. Cuando trabajo completo, equipo descomprime en cámara presión. Aunque hayan sumergido múltiples veces, equipo solo necesita descomprimir una vez al final.

Historia

Cubo o barril bajado recto al agua, extremo abierto abajo, atrapa aire dentro. Aristóteles escribió buzos usando calderas aire para respirar bajo agua. Alejandro Magno supuestamente fue mar en campana —reputado barril vidrio blanco— en 332 a.C. Dicho permaneció días profundo, though not plausible. Varias referencias campanas Edad Media. 1531 italiano Guglielmo de Lorena hizo campana funcional usada recuperar barcos romanos hundidos fondo lago. Otras campanas inventadas usadas varios lugares Europa, mayormente rescatar tesoros. Precursor campana moderna inventado inglés Edmund Halley, conocido por cometa su nombre. 1690 Halley construyó campana usaba tubos cuero y barriles forrados plomo suministrar aire fresco bajo agua. Campana era cono madera extremo abierto, lastrada plomo y equipada ventana vista vidrio. Dentro, Halley colgó plataforma buzo descansar, y artilugio barriles lastrados. Barriles fijados de modo que cuando buzo los jalaba dentro campana, presión agua desde abajo forzaba liberar aire fresco dentro. Ayudantes superficie rellenaban barriles aire fresco. Halley y equipo buzos lograron permanecer bajo agua profundidad ~18,3 m (60 ft) hasta hora y media.

Otros duplicaron logro Halley, pero diseño no mejoró significativamente hasta 1788. Ese año, ingeniero escocés John Smeaton hizo campana usaba bomba en techo forzar aire fresco dentro. Campana Smeaton usada buzos reparación puentes bajo agua. Variedad equipo buceo inventada siglo XIX, conduciendo cascos buceo funcionales conectados mangueras a suministro aire superficie. Equipo tendía ser pesado voluminoso, cientos libras metal resistir presión profunda. Trabajadores túneles y puentes bajaban en enormes campanas hierro fundido o cámaras tipo ascensor llamadas cajones. Poco se sabía peligros presión, muchos trabajadores enfermaron y murieron lo llamado enfermedad cajón, ahora conocida enfermedad descompresión.

Base futuro buceo comercial sentada tras WWII. Buzo suizo Hannes Keller usó campana 1962 alcanzar profundidad 300 m (984 ft). Su campana presión ligeramente superior sitio buceo. Keller respiraba mezcla helio Campana Halley. y oxígeno por mangueras unidas máquina en campana. Demostró campana podía ser valiosa estación intermedia buzo profundo, suministrando no solo gas respirable sino también electricidad, dispositivos comunicación, agua caliente calentar traje buceo.

Buceo saturación posible por trabajo Dr. George Bond, director Centro Médico Submarino Marina EE. UU. mediados 1950s. Experimentos mostraron tejido buzo saturaba nitrógeno tras cierto tiempo exposición. Tras punto saturación, duración inmersión irrelevante. Buzo podía permanecer bajo presión semanas o meses. Tiempo descompresión mismo, سواء buzo permaneció punto saturación hora o semana. Experimentos Bond llevaron desarrollo Sistemas Buceo Profundo. Usados frecuentemente trabajadores industria petrolífera 1970s y 1980s, cuando plataformas perforación offshore profundo florecieron.

La batisfera y la batiscafo

Dos importantes campanas modernas fueron batisfera y batiscafo. Eran vessels buceo profundo hechas para observación científica. Batisfera construida por William Beebe, zoólogo americano, e ingeniero Otis Barton 1930. Beebe, fascinado vida submarina, concibió máquina buceo, Barton pudo diseñarla. Idea Barton: cámara perfectamente redonda distribuir uniformemente presión agua. Fabricada acero fundido ~2,5 cm grosor, 1,5 m diámetro. Batisfera pesaba enorme 2449 kg (5400 lb), casi demasiado pesada para grúa disponible. Beebe y Barton hicieron múltiples inmersiones Bermuda batisfera, alcanzando 900 m (3000 ft) 1932. Debido gran fuerza esfera buzos protegidos presión, pero batisfera resultó torpe y potencialmente riesgosa. Abandonada 1934.

Década después, padre e hijo suizos Auguste y Jacques Piccard diseñaron vessel similar llamado batiscafo. Batiscafo resistía efectos presión como batisfera, con cámara esférica acero pesado. Cámara colgaba bajo gran contenedor ligero lleno gasolina. Liberar válvulas aire permitía batiscafo perder flotabilidad y hundirse fondo océano por propia potencia. Subir, operadores liberaban lastre hierro, causando ascenso lento. Primera batiscafo construida 1946, dañada irreparablemente 1948. Máquina mejorada descendió 4000 m (13000 ft) 1954. Piccards construyeron otra batiscafo, llamada Trieste, 1953. Marina EE. UU. compró Trieste 1958. Jacques y teniente Marina Donald Walsh alcanzaron récord 10916 m (35810 ft) Fosa Mariana Pacífico 1960.

Materias primas

Campanas modernas hechas acero alta resistencia, grano fino. Ventanas acrílico colado grado especial diseñado recipientes presión. Campana también necesita cincho exterior aluminio grueso protegerla golpes. Campana pintada epoxi marino alta calidad. Especificaciones acero y aluminio varían según profundidad esperada vessel.

Diseño

Campanas construidas a medida según especificaciones cliente. Cliente acude fabricante con esquema necesidades. Según necesidades, esquema especificará forma campana, número mínimo ocupantes, número ventanas, necesidades especiales como racks equipo. Fabricante revisa plan cliente, dibuja diseño final.

Fabricación y diseño campanas realizado bajo regulaciones específicas American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME tiene subsección regulando lo que generalmente llamados Recipientes Presión Ocupación Humana (PVHO). PVHOs incluyen campanas buceo, vessels sumergibles, cámaras descompresión, recompresión, alta altitud, otros. ASME establece estándares estrictos todos aspectos campanas, desde diseño through fabricación y pruebas. Fabricantes y subcontratistas deben seguir directrices ASME paso a paso proceso fabricación para recibir sello ASME en campana terminada.

Proceso fabricación

Fabricación campana

• 1 Cuerpo campana formado acero fuerte grano fino. Placa acero laminado puesta cinta transportadora y enviada sierra automatizada corta placa en tapa, fondo, lados campana.
• 2 Secciones enviadas taller soldadura certificado este tipo construcción. Cada sección soldada manualmente. Soldaduras deben resistir alta presión y ser absolutamente estancas. Taller sigue directrices ASME.
• 3 Ventanas acrílico colado, hechas subcontratista o fabricante, encajadas en lugar.

Inspección y pruebas

• 4 Tras soldar secciones, campana inspeccionada. Puede someterse varias pruebas, desde inspección visual soldaduras a escaneos ultrasónicos. Tras pruebas viene «prueba prueba». Campana llenada agua y presurizada una hora a vez y media presión diseñada soportar. Ej: si campana diseñada soportar presión 183 m (600 ft), 282 psi, fabricante la somete presiones 274,3 m (900 ft), 415 psi. Campana debe soportar fácilmente prueba. Diseñada soportar presión cuatro veces uso general, precaución seguridad.

Pintado y acabado

• 5 Campana pintada. Pulverizadores mecánicos recubren campana epoxi marino alta calidad capaz soportar uso rudo bajo agua.
• 6 Interior campana acabado. Campana albergará variedad dispositivos: calentador, instrumentos, luces, removedor CO₂, ventiladores. Soportes estos dispositivos atornillados dentro campana. Tuberías y cajas cableado también atornilladas. Campana no lista uso hasta todo equipo en lugar.

Certificación

• 7 Si campana pasa todas pruebas e inspecciones, sellada con sello ASME. Significa construida conforme estándares ASME, presumed segura ocupación humana. Campana individual también recibe certificado registrando dónde, cuándo, quién construyó. Otros registros guardados, como origen acero cuerpo.
• 8 Fabricante entrega campana como vessel «raw». Cliente luego la equipa con maquinaria necesaria: dispositivos seguimiento, cámaras, transmisores radio.

Control calidad

Control calidad extremadamente importante vessel trabajo inherentemente peligroso bajo agua. QC integrado proceso fabricación campana, porque fabricantes siguen estándares ASME. No solo campana probada tras construcción, sino incluso diseño preliminar llevado modo satisface reglas ASME. Autoridad regulatoria general buceo, incluyendo Cápsula Transferencia Personal (PTC) moderna. buceo comercial, en EE. UU. es Guardia Costera.

Futuro

Marina EE. UU. también prueba varios equipos buceo para uso propio. Ejecuta Unidad Experimental Buceo que prueba equipos existentes y prueba tecnología punta buceo. Unidad también emplea médicos e investigadores investigan efectos fisiológicos buceo. Parte investigación puede llevar regulaciones afecten buzos comerciales. Esto a su vez puede afectar procedimientos seguridad y tests QC campanas y otro aparato buceo.

Buzos comerciales confían campanas cada día transporte entre cámara presurizada y sitio mar profundo. Desarrollo buceo saturación llevó forma mucho más eficiente llevar trabajo submarino extensivo, porque buzos solo necesitan descomprimir una vez al final trabajo. Algunas investigaciones actuales investigan formas hacer sin descompresión altogether. Algunos investigadores investigado posibilidad equipar buzos branquias artificiales, permitiéndoles respirar oxígeno directamente agua. Otra posible nueva tecnología llamada respiración líquida. A presión profunda, si pulmones llenos líquido portador oxígeno, teóricamente pueden seguir funcionando. Hipotéticamente, buzo autónomo podría respirar fluorocarbono oxigenado tanque portátil. Esto permitiría buzo bucear más profundo sin cámara presión y campana. Otra vía investigación llamada descompresión biológica. Bacteria especial en cuerpo podría metabolizar gases atrapados tejido causan enfermedad descompresión. Eliminaría necesidad descompresión cámara. Si cualquiera tecnologías viable buzos comerciales, sistema existente cámara presión y campana puede alterar.

Dónde aprender más

Libros

Beebe, William. Half Mile Down. Nueva York: Dull, Sloan and Pearce, 1951.

Parker, Torrance R. 20,000 Jobs Under the Sea: A History of Diving and Underwater Engineering. Palos Verdes Peninsula, CA: Sub-Sea Archives, 1997.

Piccard, Jacques, and Robert S. Dietz. Seven Miles Down: The Story of the Bathyscaph Trieste. Nueva York: G. P. Putnam's Sons, 1961.

Periódicos

Bachrach, Arthur J. «The History of the Diving Bell.» Historical Diving Times (Primavera 1998).

Otros

Diving Heritage Page. Junio 2001. < https://www.divingheritage.com >.

Angela Woodward