Erogatore

Un erogatore in subacquea è lo strumento che permette ad un subacqueo di poter respirare sott'acqua un gas respirabile, generalmente aria compressa respirabile, ma anche miscele di gas respiratorie per il raggiungimento di elevate profondità.^[1] Tecnicamente è un riduttore/regolatore di pressione che con ulteriori accessori, tubazioni di gomma e boccaglio, collegato ad una bombola da sub, permette ad una persona di respirare sott'acqua ma anche in ambienti di superficie in presenza di fumi e gas pericolosi, utilizzato quindi anche dai corpi dei vigili del fuoco per le attività di soccorso. È lo strumento fondamentale per poter praticare l'attività subacquea in profondità e nuotare liberamente senza dipendere dal dover raggiungere la superficie.^[2]

Un tipico erogatore della Scubapro

Storia

È stato inventato da Jaques Cousteau ed Emile Gagnan con il nome di Aqua-lung^[3], poi Mistral e Royal Mistral^[4], con caratteristiche mono-stadio, successivamente affiancato dal modello bi-stadio^[5], ideato e perfezionato sempre dalla coppia Cousteau Gagnan e commercializzato dalle aziende consociate Spirotechnique francese e Technisub italiana.^[6] L'erogatore fa quindi parte del sistema denominato A.R.A. (auto respiratore ad aria) composta generalmente da una bombola ad alta pressione con sistema di indossaggio relativo, schienalino/cinghiaggi/gav ed erogatore che permette quindi di immergersi e nuotare liberamente sott'acqua anche fino ad elevate profondità in funzione dell'autonomia dell'aria contenuta nella bombola. Tale strumento ha affiancato nell'uso il sistema A.R.O. (auto respiratore ad ossigeno) ideato per gli Uomini Gamma della Marina Militare ad ossigeno ma che era possibile usare solo a basse profondità e di uso complesso considerata la tossicità dell'ossigeno oltre determinate pressioni, causando il rischio di Iperossia. Tale strumento ha in pratica rivoluzionato e diffuso esponenzialmente in tutto il mondo il settore delle attività subacquee fin dagli anni '50 del secolo scorso con la contemporanea diffusione delle maschere e delle pinne di gomma, delle mute protettive per il freddo, gli strumenti accessori relativi e la costituzione di molte aziende di produzione del settore e la relativa commercializzazione dei vari prodotti.^[7][8][9]

Tipologie

L'erogatore da sub è generalmente di due tipologie, l'erogatore monostadio, molto diffuso negli anni '50/'60 con il nome di Mistral, e prodotto da molte altre aziende con diversi nomi, poi generalmente sostituito gradualmente dal successivo BI-Stadio, inizialmente l'Aquilon, sempre ideato dalla coppia Cousteau Gagnan, e poi prodotto in innumerevoli modelli sempre più perfezionati anche da tante altre aziende, quindi più pratico e di più facile utilizzo. Recentemente da alcune ditte sono stati reimmessi sul mercato modelli perfezionati di monostadio.^[10]

Utilizzo

L'erogatore per poter essere utilizzato viene collegato con il primo stadio ad una o più bombola da sub, dette quindi monobombola, bibombola tribombole etc., che sono quindi contenitori di aria compressa respirabile ad elevatissime pressioni, da 150 fino ad anche 350 atm. attraverso una brida con pomello filettato alla relativa rubinetteria. Questa, realizzata in bronzo anticorrosione, è una componente altamente specializzata perché deve essere in grado di resistere alle elevate pressioni e potere essere aperta e chiusa con facilità con relativo pomello. Al primo stadio è collegato il tubo di gomma di adeguata lunghezza per essere in grado di arrivare fronte al viso del subacqueo, collegato quindi al secondo stadio il quale è dotato di boccaglio per essere trattenuto dalla bocca. L'erogatore può essere anche del tipo detto a Narghilè, con tubo di gomma molto lungo fino anche a 15/20 m per poter essere utilizzato con bombola lasciata in superficie, barca o molo, utilizzato generalmente per lavori subacquei ed anche per non essere costretti ad indossare la bombola e muoversi più liberamente, ma ovviamente sempre vincolati alla superficie con assistente a bordo. Questo é lo strumento ideale per poter ispezionare per esempio il fondo delle barche, liberare una cima avvolta nell'elica o liberare l'ancora incocciata sul fondo, ma anche di poter immergersi a basso fondo per divertimento ed osservazione, ma soprattutto per permettere fasi di decompressione a -9-6-3 metri ai subacquei con bombola d'aria indossata esaurita a fine immersione profonda. Il Narghilè in questo caso può essere suddiviso nella parte terminale con due o più secondi stadio, per permettere contemporaneamente la decompressione a più subacquei, che potrebbe essere molto prolungata nel tempo, anche di diverse ore, collegato quindi anche a bombole di bordo di più grandi dimensioni.

L'uso della bombola

Una tipica bombola con il primo stadio all'attacco del cilindro e il secondo stadio sul tubo di sinistra.

Le bombole vengono riempite con lo speciale compressore per aria respirabile. Il gas viene compresso anche ad oltre 200 atmosfere (200 bar, 200 volte la pressione misurata in superficie marina, in modo da condensare in pari spazio molto più gas e permettere quindi una più lunga durata dell'immersione.

Con la elevata pressione contenuta nella bombola (subacquea) non è possibile di respirare direttamente da essa, dato che la pressione troppo alta sarebbe devastante per i polmoni; occorre quindi ridurla in uscita per portarla quindi a bassa pressione, primo stadio riduttore, poi e necessario portarla a pressione ambiente al livello di cui opera il subacqueo che nel caso di immersioni subacquee è variabile a seconda della profondità, e quindi agisce il secondo stadio, il vero regolatore, con una speciale membrana contenuta nella cassa a fornire aria a pressione adeguatamente respirabile con la depressione creata dal momento inspiratorio del subacqueo.

In acqua infatti ogni 10 metri di profondità corrispondono ad un aumento di circa 1 bar di pressione; questo significa che se in superficie la pressione barometrica di riferimento è 1 bar (ed è la massima, quella a cui il corpo umano si è evoluto per lavorare), questa aumenta ogni 10 metri discesi in profondità nell'acqua. Se si respirasse sempre alla pressione di 1 bar, i polmoni del subacqueo risulterebbero compressi come se fossero un palloncino (secondo la legge di Boyle).

Ricapitolando: se in superficie, a profondità zero, la pressione che circonda il subacqueo è 1 bar, a 10 metri questa è 1 (atmosferica) +1 (acqua) = 2 bar. Allo stesso modo a 30 metri sarà di 4 bar totali, e così via. Da rilevare quindi che ai 10 metri di profondità suddetti la pressione sarà: di 1 bar relativa e di 2 bar assoluta.

Il subacqueo ha quindi necessità per respirare di ricevere dall'erogatore aria alla stessa pressione dell'ambiente che lo circonda (cioè della profondità a cui si trova).

Funzionamento dell'erogatore

Diagramma di funzionamento di un primo stadio a pistone.

Diagramma di funzionamento del secondo stadio.

La bombola non ha la possibilità di modulare l'alta pressione dell'aria contenuta in uscita, ed anzi tenderà durante il proprio svuotamento a ridurre la propria. Serve quindi un apparato che adatti l'alta pressione interna del gas contenuto a quella di bassa pressione che permette al subacqueo di respirare ed a questo serve l'erogatore, che si compone normalmente di due diverse parti chiamate "primo stadio" e "secondo stadio" collegati tra loro da una frusta a bassa pressione (esistono erogatori a singolo stadio, i cosiddetti "monostadio", ma sono ormai superati, in quanto non permettono una regolazione fine della pressione e quindi una respirazione più confortevole senza il minimo sforzo).

Primo stadio

Il "primo stadio" è collegato direttamente alla rubinetteria della bombola, e provvede ad abbassare l'alta pressione del gas da 200/300 atmosfere (o la pressione eventualmente inferiore presente in bombola) ad una cosiddetta "bassa pressione" (8-10 bar) che è però sempre superiore alla pressione ambiente corrispondente della profondità in cui ci si trova. Tornando all'esempio di prima a 10 metri di profondità la bassa pressione fornita dal primo stadio sarà quindi di 1 bar (superficie) + 1 bar (10 metri) + i 8/10 bar che pervengono dal primo stadio.

Il primo stadio può essere a pistone o a membrana, in funzione del tipo di progetto e costruzione dello stesso. Nel primo caso all'interno di esso si trova per l'appunto un pistone che in contatto con l'acqua circostante riceve la pressione ambiente e invia al secondo stadio la relativa bassa pressione. Nel primo a stadio a membrana vi è invece una membrana di gomma che separa dall'acqua i meccanismi interni trasmettendo a questi la pressione ambiente (questo secondo tipo viene impiegato maggiormente in acque inquinate o con basse temperature, in quanto i meccanismi interni sono protetti dalla membrana di gomma).

Il gas, che verrà portato verso il subacqueo tramite "fruste" (speciali tubi resistenti alla pressione), passa poi nel secondo stadio; il subacqueo infatti non può respirare aria che non sia alla stessa pressione dell'ambiente che lo circonda.

Secondo stadio

Interviene quindi il "secondo stadio" che abbassa e modula la pressione del gas adattandola a quella ambientale, misurata tramite membrane e leveraggi al suo interno.

Il secondo stadio è la parte terminale dell'erogatore, quella che viene trattenuta dalla bocca del subacqueo e che a semplice depressione della sua uscita (che corrisponde al tentativo di respirazione del suo utilizzatore) eroga aria (o miscele diverse) alla stessa pressione ambiente della profondità in cui il sub si trova, misurata dai componenti di cui è costruito: è una specie di barometro collegato ad una serie di valvole riduttrici della pressione. Il funzionamento è semplice ed automatico e nei moderni erogatori, grazie a particolari accorgimenti (quali tubi di Venturi, membrane sovradimensionate ecc.) permette al subacqueo di respirare a qualsiasi profondità in sicurezza e senza il minimo sforzo polmonare.

L'aria che esce dalla rubinetteria entra nel primo stadio dell'erogatore. Il primo stadio riduce la pressione ad una pressione intermedia che arriva al secondo stadio, a quello della fonte d'aria alternativa e alla frusta di bassa pressione. Il primo stadio fornisce anche aria ad alta pressione direttamente al manometro Quando inspiri dal secondo stadio richiami la membrana verso l'interno, cosa che fa aprire la valvola di inspirazione (downstream) che lascia passare l'aria che respiri. Quando espiri, la membrana torna nella sua posizione originale permettendo la chiusura della valvola. L'aria espirata esce attraverso le valvole di scarico a senso unico.