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Tutte le bombole subacquee
hanno una pressione massima di esercizio di 200 bar?.
Praticamente, sì. O meglio, tutte quelle utilizzate
dai subacquei sportivi hanno una pressione massima di 200 bar, salvo qualche
eccezione a 220 o 250 bar. Alcune decine di anni fa, infatti, si iniziò
a produrre anche bombole per queste pressioni maggiori ed esse sono ancora
sul mercato, anche se la quasi totalità dei centri le ricaricano
comunque a 200 bar.
Perché?
Per via del fatto che il compressore è tarato sulla pressione di
200 bar, la più diffusa. E non si possono produrre tutte bombole
a 250 bar? Dal punto di vista costruttivo, non ci sono problemi. Dal punto
di vista pratico, bisogna vedere se conviene.
Ovviamente, avere una bombola con una pressione maggiore permette di disporre,
a pari capacità, di una riserva di gas superiore. Per questo motivo,
in passato, appena l’industria siderurgica è riuscita a produrre
bombole con pressione di esercizio superiore, i subacquei le hanno subito
adottate. Dagli iniziali 100 bar si è così giunti a 150
negli anni Sessanta e a 200 negli anni Settanta. Ora, in qualche caso
si arriva a 250 bar. Recenti disposizioni di legge permetteranno, a breve
termine, di utilizzare anche bombole a 300 bar. Esse presentano, pero'i,
alcuni svantaggi rispetto alle usuali 200 bar.
Quali sono questi svantaggi?
Sostanzialmente, due: il peso superiore della bombola e la riduzione della
riserva reale rispetto alla teorica.
Il primo svantaggio, il maggior peso, è ovvio. Se la bombola deve
resistere a una pressione maggiore, essa avrà pareti più
spesse e, quindi, peserà di più. A parità di dimensioni,
se la pressione aumenta del 50%, anche lo spessore deve aumentare della
stessa percentuale e allora anche il peso subisce lo stesso aumento, poiché
il materiale costruttivo è sempre lo stesso.
E cambiare materiale di costruzione?
Per esempio, ora arriveranno le bombole in materiali compositi. Tuttavia,
qui entra in gioco la galleggiabilità. Una bombola estremamente
leggera è anche estremamente galleggiante in acqua. Poiché
già dobbiamo mettere la zavorra per scendere, è inutile
avere una bombola molto leggera! Sarà comoda da portare a terra,
ma scomoda in acqua. Per le bombole in metallo ad alta pressione avviene
il contrario. Magari ti permettono di scendere senza zavorra, ma a terra
(e sulle spalle) sono molto pesanti.
Qualcuno dice che le bombole grandi e a bassa pressione
sono migliori, perché la loro galleggiabilità varia di meno
fra bombola carica e scarica. È vero?
La variazione di galleggiabilità, in questo caso, è data
dal peso dell’aria che hai tolto dalla bombola e liberato in mare. Se,
per esempio, hai consumato 1000 normal-litri di aria, il tuo peso totale
è diminuito di 1.3 kg, poiché un normal-litro di aria pesa
circa 1.3 grammi. Ora, che tu questi 1000 normal-litri li abbia estratti
da un bibombola da 20 litri, la cui pressione sarebbe pertanto scesa di
50 bar, o da un monobombola da 10 litri, la cui pressione sarebbe diminuita
di 100 bar, è del tutto ininfluente per il calcolo della diminuzione
di peso. Per te è la stessa cosa. In realtà, la differenza
sostanziale fra le due bombole è quella derivante dal loro diverso
peso e, quindi, dalla diversa galleggiabilità in acqua. Se tu usi
una bombola di alluminio, scopri subito che è più leggera
di una in acciaio. Se la differenza fra di esse è, per esempio,
due chilogrammi di peso in acqua, essa resta tale e quale anche a fine
immersione (a parità di normal-litri consumati). Sono proprio i
due chilogrammi di zavorra in più che devi mettere in cintura!
La differenza sostanziale è solo che, a pressione bassa, la bombola
in acciaio avrà ancora una galleggiabilità negativa, mentre
quella in alluminio sarà positiva, cambiando il tuo assetto.
Il secondo svantaggio: la riduzione della riserva reale
rispetto alla teorica:
Quando si calcola i normal-litri e la variazione di pressione nelle bombole,
si applica la legge di Boyle (il prodotto della pressione per il volume
è costante). In realtà, essa è valida solo per “gas
ideali”, nei quali le molecole non hanno volume e non esercitano forze
di attrazione o repulsione fra loro. In natura non è così.
Ogni gas ha un suo comportamento “reale”. Il rapporto fra il valore del
prodotto PxV nel caso reale e nel caso ideale è detto “fattore
di compressibilità” e si indica normalmente con “z”. Se, per esempio,
il fattore di compressibilità è 2, ciò significa
che la quantità di gas disponibile non è più quella
calcolata, ma la metà (1/z = 1/2). Per i gas ideali, “z” vale 1
per qualunque valore di pressione. Per l’aria, esso scende sotto uno all’inizio,
per poi salire rapidamente con l’aumento della pressione. A 200 bar “z”
è circa 1.1. Questo significa che, in realtà, in un monobombola
da 15 litri a 200 bar non ci sono 3000 normal-litri di aria, ma circa
2730 (3000/1.1). Se la pressione sale a 300 bar, “z” arriva a 1.2. In
un monobombola da 10 litri a 300 bar, pertanto, non ci sono 3000 normal-litri,
ma 2500 (3000/1.2). Anche se, teoricamente, la riserva di gas è
la stessa (3000 normal-litri), la bombola da 15 litri a 200 bar ne contiene
200 di più.
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