Rebreathers y espeleobuceo

El rebreather es sin duda  el gran responsable de los grandes logros y avances que hoy día se suceden en el espeleobuceo. Estas máquinas logran  multiplicar  enormemente nuestra autonomía bajo el agua, reduciendo el consumo de gas a cantidades ridículas respecto a bucear en abierto y por consiguiente son una herramienta que amplían notablemente nuestra capacidad de explorar una cavidad inundada, de hecho han permitido hazañas inimaginables con sistemas abiertos como la exploración de grandes sistemas inundados de  más de diez kilómetros de galerías a profundidades de más de cien metros, pero por desgracia  no todo son ventajas porque bucear con un rebreather entraña en general más riesgos que bucear en abierto.

En el buceo en general y en el espeleobuceo en particular  se suelen utilizar  dos tipos de rebreathers, los rebreathers cerrados (CCR) y los semicerrados (SCR),  diferenciados  por su  funcionamiento pero compartiendo  elementos comunes y necesarios, para todo rebreather como pulmones, filtro de cal (canister) , tráqueas o la  boquilla (dotada de válvulas antiretorno para forzar la circulación del gas en un único sentido y una llave de cierre para evitar la entrada de agua). La boquilla puede  ser simple o llevar adaptado un regulador BOV, para poder pasar de circuito cerrado  a abierto en caso de fallo del rebreather .  El  rebreather cerrado es paradójicamente uno de los sistemas de respiración submarina más antiguo que existe. El primer rebreather cerrado   fue diseñado en el año 1876 por el científico Henrio Fleuss, su   principio de funcionamiento es   muy simple y  básicamente  el mismo que utilizan los modernos rebreathers cerrados.  El aparato estaba formado  por  un pulmón  fabricado  con una bolsa elástica desde donde el gas, (aire enriquecido en oxigeno o oxigeno puro) circula por un  tubo o tráquea  a  los pulmones del buzo  generando un ciclo respiratorio o bucle. Entre el pulmón y la tráquea intercaló  un  filtro compuesto de hilos empapados en potasa cáustica  que tenían la propiedad de retener el CO2, subproducto de nuestra respiración.

El oxigeno que se consumía  en el bucle por el metabolismo del buceador  se inyectaba  con una válvula o grifo  desde un tanque de cobre.  La máquina original de Fleuss fue desarrollada y mejorada por Drager que crea y comercializa los primeros rebreather para buceo en el año 1907, los llamados "salvabuzos", utilizados por el ejercito. Drager añade mejoras que persisten hasta nuestros días como una doble tráquea con válvulas antiretorno, filtro de cal sodada , mucho más efectiva que la potasa caústica y válvulas manuales o automáticas  de hinchado del pulmón. Con un pequeño botellín de oxigeno puro y la suficiente cantidad de cal sodada en el filtro o cánister  el buzo podía permanecer durante horas bajo el agua (el consumo metabólico  medio de oxigeno de un ser humano es aproximadamente 1 litro por minuto).  Los rebreathers de oxigeno puro, son simples y efectivos pero  tienen grandes limitaciones para  el buceo ya que a partir de una presión parcial de oxigeno de 1.6, alcanzada tan sólo a  -6 metros de profundidad  el oxigeno puede provocar síndrome convulsivo y la muerte,  un fenómeno muy bien conocido y muy temido por los buzos llamado hiperoxia. Además, largas exposiciones a este gas puro y a presión  pueden provocar irritación y edema pulmonar. Estas serias contraindicaciones del rebreather cerrado de oxigeno  son las que, entre otras causas, provocan que durante muchos años se impusiera el famoso sistema respiratorio creado por Cousteau-Gagnan,  algunos años más tarde y  que diera origen al sistema de buceo más universal y utilizado hasta hoy;  el  regulador convencional alimentado por botellas donde se almacena el  gas a presión.

La gran  revolución aportada por el rebreather cerrado  y su desarrollo como un eficaz  sistema de buceo  se produce en épocas más recientes , cuando se modifica el esquema básico original añadiendo dos gases al bucle respiratorio, un diluyente (que puede ser cualquier gas respirable a una profundidad determinada, aire, EAN o TRIMIX) y oxigeno puro, que se añade en pequeñas proporciones   mediante una válvula que compensa el  consumo metabólico del buzo. Con ello se ampliaba  el  rango de utilización de estas máquinas a cualquier profundidad y se dotaba  al buzo de un sistema de respiración con una gran autonomía y un consumo de gases mínimo. El control de la concentración de oxigeno en el bucle, que es vital en estas máquinas, se realiza mediante medición con  sensores  (normalmente tres), alojados en la cabeza del rebreather. La forma de inyectar  oxigeno y mantener unos niveles adecuados del mismo  varía de unos rebreathers a otros. Puede ser mediante un  sistema electrónico coordinado con los sensores   que mediante la acción de un solenoide   inyecta oxigeno sólo cuando es necesario manteniendo este en un nivel predeterminado por el buzo, son los eCCR. Otra forma es mediante una válvula que  inyecta  un caudal constante  al circuito tarado aproximadamente al  consumo metábolico de oxigeno del buzo  (válvula KISS). El buzo puede aumentar la adición manualmente mediante una válvula en caso de necesidad (aumento del consumo de O2) para subir la ppo2 (presión parcial de oxigeno)o inyectar diluyente para hacer que esta descienda, son los mCCR. En uno u otro  sistema  la clave está en mantener la presión parcial de oxigeno en el bucle en un valor adecuado. La adición del diluyente es mucho más simple, puede ser inyectado manualmente por el buzo  o a automáticamente por colapso del  pulmón que acciona un regulador (ADV). El CCR tiene aparentes ventajas descompresivas  ya que el buzo puede mantener su ppO2 en niveles óptimos durante toda la inmersión y sin influencia de la profundidad como ocurre en OC donde la ppO2  varía en cada cota. También es enormemente eficiente en cuanto a consumo de gas se refiere  ya que este va a depender  de nuestro consumo metabólico de oxigeno (1 litro por minuto aproximadamente) sin influencia de la profundidad y el gasto de diluyente va a ser mínimo, sólo para mantener la presión hidrostática y la concentración de O2 adecuada en el interior del circuito. Actualmente existen muchos modelos de rebreathers cerrados en el mercado, Megalodon, Inspiration, Kiss, son sólo algunos. Salen de fábrica con la caracteristica de ser electrónicos o manuales o ambas cosas porque lo cierto es que de una forma o otra todos pueden funcionar con ambas configuraciones ya que los CCR son máquinas que admiten muchas modificaciones por parte del usuario que puede "tuneralo" a su gusto . Los CCR son máquinas fantásticas para el buceo  pues con un poco de oxigeno y algo de diluyente podremos hacer inmersiones de muchas horas y a gran profundidad, además nuestras descompresiones serán   más eficientes   ya que la máquina  nos “cocinará” una mezcla adecuada a la profundidad a la que estemos, pero no todo son ventajas también existen  inconvenientes.

 Como ya hemos dicho el hecho de fabricar la mezcla respirable  sobre la marcha obliga también  a tener un exhaustivo control de la misma. Los sensores instalados en la cabeza del rebreather  van conectados a un circuito electrónico y a sistemas de visualización y control que puedan ser chequeados por el buzo. Los sensores son elementos que tienen caducidad, por lo que es necesario reponerlos cada cierto tiempo, esto es importante  porque nos va la vida en ello. El principal riesgo de estas máquinas es su propia naturaleza como fabricante de la mezcla a respirar. Como es fácilmente entendible un fallo importante por exceso o defecto de oxigeno  en la composición de la mezcla que respiramos nos puede matar con facilidad, hipoxia o hiperoxia. De hecho han sido muchos los accidentes mortales producidos hasta la fecha por esta causa. Los fabricantes y diseñadores  han ido aumentado significativamente los elementos de control y seguridad de estas máquinas y han intentado mejorar la predisponibilidad que los sensores de medición de O2 tienen a fallar con una excesiva humedad (la humedad relativa en el interior de un rebreather llega a alcanzar el 100%)  pero por desgracia esto no evita que en algunas ocasiones el sistema falle y se pueda  producir  un accidente. A pesar de todo los CCR se están generalizando significativamente en la práctica del espeleobuceo  a nivel mundial y son responsables, como ya hemos dicho, de la mayoría de records de penetración y profundidad actuales.

El segundo grupo de rebreathers son los semicerrados SCR. Estas máquinas tienen como particularidad principal el hecho de no inyectar oxigeno puro en el bucle respiratorio sino una mezcla enriquecida en oxigeno (EAN) que se dosifica con una válvula a un caudal constante y necesario  para mantener una ppo2 adecuada. Son unas máquinas con unos  consumos mucho más elevados que los cerrados y su profundidad de utilización más reducida y limitada por el tipo de mezcla respiratoria (rica en oxigeno) que se inyecta en el pulmón (normalmente -40 metros). Los sensores no son vitales como en los cerrados por lo que pueden utilizarse sin ellos. Este tipo de rebreathers no se suelen utilizar para el espeleobuceo por las limitaciones anteriormente citadas.

Finalmente dentro de los semicerrados existe un tipo de rebreather muy peculiar, los paSCR (cemicerrados pasivos). Este rebreather es de diseño relativamente reciente (en comparación con los cerrados) el primer modelo que se conoce a nivel comercial  fue desarrollado por la empresa Francesa Spirotechnique  en los años 50, el   DC-55 (todavía quedan algunas unidades operativas funcionando). Su funcionamiento se basa en un principio distinto al de los cerrados y es el de ir renovando una fracción del gas del bucle de una manera automática en cada ciclo inhalación-exhalación de tal manera que se mantiene una ppO2 algo más baja que la de la mezcla original pero dentro de límites respirables. Lo que consigue este rebreather es una sustancial reducción del consumo de gas que va a depender directamente  del “ratio” (cantidad de fracción de gas que se renueva en cada ciclo respiratorio). Con un ratio 1/5 (que era el que tenía el DC-55) se reducía el consumo a 1/5 del consumo en circuito abierto. En estos rebreathers el consumo aumenta con la profundidad, en la misma proporción que en circuito abierto y al contrario que en los cerrados no era necesaria una monitorización constante de la mezcla respirada. Su principio de funcionamiento hace que en profundidades someras las caídas de la fracción de oxigeno sean mucho mayores que a profundidades elevadas, lo que obligaba a utilizar mezclas muy enriquecidas en oxigeno para pequeñas profundidades (EAN40 ó 50). A mayores profundidades podía funcionar sin problemas  con mezclas con poca concentración de oxigeno (TRIMIX).

El rebreather pasivo más conocido y utilizado en el mundo  es sin duda el RB80, fue desarrollado en el año 2.000  por el doctor Alemán Rieichard Buchaly para su aplicación en la exploración de una de las cavidades sumergidas  más importantes y grandes  del mundo, el manantial de Wakulla en Florida. Partió de un modelo anterior, el  PVR-BASC o “frigorífico”, apodado así por su engorroso aspecto y que utilizaba el mismo principio de funcionamiento pasivo.

 El RB80 esta constituido por una carcasa en forma de tubo en cuya parte inferior se alojan dos fuelles concéntricos con una relación de 1/10 en tamaño. El fuelle pequeño está alojado en el interior del fuelle grande. Los fuelles comunican por arriba con la cámara central del rebreather donde se alojan los dos inyectores. Cuando el buzo inhala los fuelles se contraen, el fuelle pequeño (interior) esta dotado con dos válvulas , una  antiretorno, e su parte superior que permite la entrada de gas pero no la salida del mismo  y otra expelente , en su parte inferior (igual a una válvula de vaciado de un traje seco) , funciona por tanto como una trampa de gas  que al contraerse arroja al exterior  provocando por tanto  una perdida de 1/8 de  gas en el bucle respiratorio (aunque la relación física es 1/10, la real es de 1/8 por cierta pérdida de volumen por los pliegues del fuelle)  .

 El fuelle grande por tanto colapsa (al contener menos gas que los pulmones del buzo) y acciona dos levas que a su vez accionan dos reguladores o inyectores  (como los de un regulador de buceo común) que inyectan esa misma cantidad de gas perdido  al circuito. En la exhalación los  pulmones del rebreather  se hinchan y se repite el ciclo. El gas inhalado pasa por un gran filtro de cal sodada (3,5 kilos) que depura el CO2 producido durante unas diez horas. Este sistema consigue multiplicar el  gas de las  botellas por 8. Por esta característica es también conocido más que como un rebreather como un multiplicador de gas. Con el RB80 la  WKPP (Woodville Karst Plain Project) ha conseguido los actuales records mundiales  de penetración en cuevas. Ellos han apostado por los rebreathers pasivos porque estos son totalmente compatibles con sus sistemas y  protocolos (DIR) además son bastante reacios a todo lo que tenga que ver con la  electrónica en sus equipos.

El RB80 sirvió de base para el desarrollo de otros rebreathers pasivos con un funcionamiento similar (algunos modelos han introducido algunos cambios que en mi opinión mejoran el funcionamiento de la máquina original) y que por ello se han venido a llamar “clonicos del RB80”. Hoy día hay  muchas de estas máquinas  funcionando por europa (yo personalmente tengo una), esto hace que se estén creando algunas escuelas de buceo con rebreathers pasivos que intentan emular a la escuela americana. El principal ámbito de uso de estas máquinas por Europa es, como en EEUU, el espeleobuceo.

Los rebreathers pasivos cuentan con algunas desventajas frente a los cerrados, como un mayor consumo de gas,  aumento de este con la profundidad, o el no  proporcionar ventajas descompersivas frente al circuito abierto  por la caída de la fracción de oxigeno en el bucle. Pero como contrapartida cuentan con algunas sustanciales (por lo menos así lo vemos algunos, entre los que me incluyo) ventajas como la ausencia  total de electrónica por la no necesidad de monitorización de la mezcla respirada, el funcionamiento intuitivo y mecánico que permite al buzo comprobar el correcto funcionamiento de la máquina durante toda  la inmersión y detectar cualquier fallo o el mínimo mantenimiento y chequeos que requiere. Además es totalmente compatible con el sistema de buceo en abierto, pudiendo pasar de uno  a otro sin cambiar ningún parámetro de la inmersión y  empleando los mismos gases y la misma descompresión en uno u otro caso.

Cuando se aborda una exploración de un sifón mediante rebreathers, sean cerrados o pasivos, hay un factor que va necesariamente a limitar (si no queremos correr excesivos riesgos) nuestra inmersión  y son las necesidades de bailout o redudancia. El llamado  bailout, que como concepto y en la practica es igual en cualquier típo de rebreather no es más que  un volumen de gas de reserva que nos permita salir de la cavidad desde el punto de máxima penetración  cubriendo  nuestras necesidades descompresivas si las hubiera (y si no hemos dejado gas descompresivo preparado en las correspondientes cotas) en caso de fallo de la máquina. La única excepción  es si llevamos un rebreather redudante(muchas exploraciones  complejas e importantes se hacen recurriendo a rebreathers redudantes) Este gas es vital e  intocable durante la inmersión (por lo menos hasta alcanzar el punto de máxima penetración que es la zona más crítica en un eventual fallo de la máquina) y va a ser el factor que nos permita una mayor o menor penetración en la cavidad, no la autonomía de nuestro rebreather. Esto es lo que provoca que a pesar de los rebreathers tengamos que ir cargados de botellas, que si todo sale bien no utilizaremos. Un rebreather cerrado estará alimentando por oxigeno y un diluyente que podemos transportar en pequeñas botellas adosadas al rebreather (sistema más habitual) . En el caso del pasivo el gas o gases de progresión serán los mismos que llevemos como bailout pero envasados(es lo más conveniente) en botellas distintas  La manera de llevar y organizar estos gases es todo un mundo y admite muchas modificaciones, puede ser en la espalda, o en botellas laterales. Me gustaría tratar ese tema más a fondo en este blog  pero  me parece ya demasiado para incluir aquí.

A pesar de que la tendencia más generalizada es a utilizar rebreathers cerrados para el espeleobuceo y es lógico por las prestaciones que estas máquinas aportan , yo me incluyo en ese grupo mas reducido que preferimos los pasivos. En mi caso concreto he antepuesto la seguridad a las prestaciones de la máquina, si bien es cierto que todos los rebreathers entrañan sus riesgos creo que estos objetivamente son  menores y más controlables  en el caso de los pasivos, sobre todo en las duras y hostiles  condiciones con las que nos enfrentamos los espeleobucedores en algunas cavidades.