Πάγωμα πρώτου σταδίου σε αναπνευστική συσκευή

digibill · #1 13-03-12, 21:04

Θα ήθελα τα φώτα σας σε ένα τεχνικό - εγκυκλοπαιδικό θέμα, το οποίο δεν είναι αμιγώς καταδυτικό αλλά αρκετά συναφές

Η ερώτησή μου έχει να κάνει με αναπνευστικές συσκευές ανοικτού κυκλώματος οι οποίες δεν προορίζονται για κατάδυση, αλλά για προστασία από την περιβάλλουσα ατμόσφαιρα και χρησιμοποιούνται από το ΠΣ. Η κατασκευή τους είναι παρόμοια με τις καταδυτικές, απλά το δεύτερο στάδιο σε αυτές καλείται "αεροπνεύμονας" και καταλήγει σε μάσκα πλήρους προσώπου, χρησιμοποιούνται δε πάντα φιάλες αέρα 6lt στα 300bar max. Χρησιμοποιούνται από το προσωπικό του ΠΣ για είσοδο σε χώρους με καπνό, επικίνδυνα για την αναπνοή αέρια κλπ. Υπάρχουν διάφορες παρτίδες, οι περισσότερες όμως είναι της Drager, της Fenzy και της Interspiro.
Μια χαρακτηριστική μορφή τους είναι η εξής:

Για πρώτη φορά στην 10ετή εμπειρία μου σήμερα είδα να παγώνει το 1ο στάδιο μιας τέτοιας συσκευής (στην πυροσβεστική ορολογία καλείται "μειωτήρας", αλλά πρακτικά κάνει ότι και το 1ο στάδιο ενός SCUBA). Παραθέτω φωτογραφία:

Οι περιβαλλοντικές συνθήκες κατά την χρήση ήταν περίπου οι εξής: αρκετό κρύο, θερμοκρασία ~7-8 βαθμοί C, ελαφρύ αεράκι, αρκετή υγρασία (~70%), ψιλόβροχο. Η συσκευή χρησιμοποιήθηκε σε διαστήματα των 5' για συνολικά περίπου 30-40 λεπτά, με ενδιάμεσες διακοπές. Πάγος υπήρξε κυρίως στο κάτω μέρος της φιάλης, σε όλα τα μεταλλικά τμήματα του κλείστρου και του πρώτου σταδίου και στον μεταλλικό σύνδεσμο του σωλήνα μέσης πίεσης (ο αεροπνεύμονας συνδέεται με το 1ο στάδιο μέσω ενός μεταλλικού ταχυσυνδέσμου CEJN με βαλβίδα πάνω στον σωλήνα μέσης πίεσης)

Προσωπικά, έχω χρησιμοποιήσει πάρα πολλές φορές τέτοιες αναπνευστικές συσκευές, ποτέ όμως δεν διαπίστωσα παγοποίηση, και ειδικά τέτοιας έκτασης! Την ίδια ημέρα και με τις ίδιες συνθήκες παρατήρησα ελαφρότερη παγοποίηση και σε άλλες 2-3 συσκευές, όχι όμως σε αυτή την έκταση. (επρόκειτο για εκπαίδευση και δεν ξέρω σε τι κατάσταση -από πλευράς συντήρησης- ήταν οι συγκεκριμένες συσκευες...)

Η ερώτησή μου είναι σε τι οφείλεται το φαινόμενο. Είναι φυσιολογικό; Μήπως υπάρχει κάποιο θέμα ασφαλείας; Μήπως κάτι δεν λειτούργησε σωστά στα πρώτα στάδια; Μπορεί να οφείλεται σε λαχάνιασμα του χρήστη, κάτι το οποίο πιθανώς οδήγησε σε ζήτηση μεγαλύτερης παροχής από το 1ο στάδιο, οπότε και σε μεγαλύτερη εκτόνωση κατά την μείωση της πίεσης από την υψηλή της φιάλης στην μέση; Μήπως η μέση πίεση του 1ου σταδίου είναι ρυθμισμένη πολύ χαμηλά, οπότε και πάλι έχουμε μεγαλύτερη εκτόνωση κατά την μείωση από την πίεση της φιάλης;

Περισσότερες πληροφορίες για τις αναπνευστικές συσκευές του ΠΣ μπορεί να βρει κανείς εδώ στην σελίδα 93 (σελίδα 82 του pdf - πρόκειται για αρχείο 53ΜΒ!)

Achaia Scuba · #2 13-03-12, 21:23

Φιλε μου Καλησπερα,

η κατασταση του ρυθμιστη που παραθετεις οφειλεται κατα πασα πιθανοτητα σε Free flow (ακατασχετη ροη) απο το 2ο σταδιο αλλα και απο αρκετα μεγαλη διαρροη απο οπουδηποτε αλλου στο συστημα, το ιδιο μπορει να συμβει σε ολους τους ρυθμιστες πιεσης εκτος νερου.
Ισως ο χρηστης να μην καταλαβαινε την ακατασχετη ροη λογω αγχους (ειχα καποιους πυροσβεστες μαθητες και μου μιλησαν για στοες με καπνο στα πλαισια εκπαιδευσης και ποσο στρες ειχαν) ή να πατουσε συνεχεια το μπουτον αναζωογωνησης για να του δινει περισσοτερο αερα στη μασκα.
Παραλληλα με την τεχνικη ερευνα για την σωστη λειτουργια του συστηματος θα σου προτεινα να μιλησεις με τον χρηστη σε βαθος....!
θα μελετησω το εντυπο και θα επικοινωνησω μαζι σου, με ενδιαφερει (ειμαι τεχνικος ρυθμιστων πιεσης) η περιπτωση.

Νεκταριος

GKAM · #3 13-03-12, 21:45

Παράθεση:

Αρχικό μήνυμα απο digibill

Οι περιβαλλοντικές συνθήκες κατά την χρήση ήταν περίπου οι εξής: αρκετό κρύο, θερμοκρασία ~7-8 βαθμοί C, ελαφρύ αεράκι, αρκετή υγρασία (~70%), ψιλόβροχο. Η συσκευή χρησιμοποιήθηκε σε διαστήματα των 5' για συνολικά περίπου 30-40 λεπτά, με ενδιάμεσες διακοπές. Πάγος υπήρξε κυρίως στο κάτω μέρος της φιάλης, σε όλα τα μεταλλικά τμήματα του κλείστρου και του πρώτου σταδίου και στον μεταλλικό σύνδεσμο του σωλήνα μέσης πίεσης (ο αεροπνεύμονας συνδέεται με το 1ο στάδιο μέσω ενός μεταλλικού ταχυσυνδέσμου CEJN με βαλβίδα πάνω στον σωλήνα μέσης πίεσης)

Προσωπικά, έχω χρησιμοποιήσει πάρα πολλές φορές τέτοιες αναπνευστικές συσκευές, ποτέ όμως δεν διαπίστωσα παγοποίηση, και ειδικά τέτοιας έκτασης! Την ίδια ημέρα και με τις ίδιες συνθήκες παρατήρησα ελαφρότερη παγοποίηση και σε άλλες 2-3 συσκευές, όχι όμως σε αυτή την έκταση. (επρόκειτο για εκπαίδευση και δεν ξέρω σε τι κατάσταση -από πλευράς συντήρησης- ήταν οι συγκεκριμένες συσκευες...)

Η ερώτησή μου είναι σε τι οφείλεται το φαινόμενο. Είναι φυσιολογικό; Μήπως υπάρχει κάποιο θέμα ασφαλείας; Μήπως κάτι δεν λειτούργησε σωστά στα πρώτα στάδια; Μπορεί να οφείλεται σε λαχάνιασμα του χρήστη, κάτι το οποίο πιθανώς οδήγησε σε ζήτηση μεγαλύτερης παροχής από το 1ο στάδιο, οπότε και σε μεγαλύτερη εκτόνωση κατά την μείωση της πίεσης από την υψηλή της φιάλης στην μέση; Μήπως η μέση πίεση του 1ου σταδίου είναι ρυθμισμένη πολύ χαμηλά, οπότε και πάλι έχουμε μεγαλύτερη εκτόνωση κατά την μείωση από την πίεση της φιάλης;

Την απάντηση έμμεσα την έδωσες ήδη μόνος σου

Η αυξημένη υγρασία και οι χαμηλές θερμοκρασίες είχαν σαν αποτέλεσμα την δημιουργία πάγου γύρω από το κλείστρο και στο μειωτήρα καθώς ο αέρας περνούσε από υψηλή πίεση σε χαμηλότερη. Η ταχεία ψύξη των μεταλλικών τμημάτων μετέτρεψε το νερό που ήταν διαλυμμένο στην ατμόσφαιρα σε πάγο. Το οτι μία συσκευή συγκέντρωσε περισσότερο πάγο από κάποια άλλη έχει να κάνει με πολλές παραμέτρους. Μπορεί να ήταν εκτεθειμένη σε ψύχος πριν από την χρήση, μπορεί ο χρήστης να ανέπνεε υπερβολικά περισσότερο από τους άλλους ή ακόμα και να υπήρχε κάποια διαρροή κ.λπ.

/GKAM

digibill · #4 13-03-12, 22:32

Παράθεση:

Αρχικό μήνυμα απο GKAM

Την απάντηση έμμεσα την έδωσες ήδη μόνος σου

Διάφορα σενάρια περάσανε από το μυαλό μου, αλλά θα ήθελα πιο εξειδικευμένες γνώσεις γιατί το αντικείμενο με ενδιαφέρει κι εμένα σε βάθος και τέτοιου είδους και βάθους γνώση δεν παρέχεται στα πλαίσια της εκπαίδευσης στο ΠΣ.
Θα ήθελα να σταθώ και στα λεγόμενα του Νεκτάριου, γιατί προέβλεψε κάτι που ξέχασα να το αναφέρω:

Παράθεση:

Αρχικό μήνυμα απο Achaia Scuba

Φιλε μου Καλησπερα,

η κατασταση του ρυθμιστη που παραθετεις οφειλεται κατα πασα πιθανοτητα σε Free flow (ακατασχετη ροη) απο το 2ο σταδιο αλλα και απο αρκετα μεγαλη διαρροη απο οπουδηποτε αλλου στο συστημα, το ιδιο μπορει να συμβει σε ολους τους ρυθμιστες πιεσης εκτος νερου.

Οι μάσκες που χρησιμοποιεί το ΠΣ είναι «θετικής πίεσης». Αυτό σημαίνει ότι πάντα η πίεση στο εσωτερικό της μάσκας είναι κάποια mbar μεγαλύτερη από την περιβάλλουσα πίεση (αυτό στόχο έχει να αποτρέψει την είσοδο καπνού ή βλαβερών αερίων εντός της μάσκας, σε περίπτωση που υπάρξει τρύπημα ή κόψιμο - κάψιμο). Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι αν για οποιοδήποτε λόγο η μάσκα δεν εφαρμόσει τέλεια στο πρόσωπο του χρήστη, δημιουργείται freeflow στον αεροπνεύμονα και ο εξτρά αέρας εξέρχεται της μάσκας από το σημείο όπου δεν υπάρχει εφαρμογή. Κατά την διάρκεια της εκπαίδευσης λοιπόν, σε κάποιους συναδέλφους η μάσκα τους πατούσε πάνω σε κάποιον ιμάντα του κράνους ή στην κουκούλα τους και δημιουργείτο freeflow. Υπάρχει λοιπόν η πιθανότητα κάποιος από τους χρήστες της συγκεκριμένης αναπνευστικής να είχε τέτοιο θέμα και προς αυτό και η παγοποίηση...

Ωστόσο, θα με ενδιέφερε να αποκλείσω το ενδεχόμενο δυσλειτουργίας στο 1ο στάδιο, γιατί είχα μία σχετική συζήτηση με κάποιους συναδέλφους.....

Ευχαριστώ.

dmanetakis · #5 13-03-12, 23:55

Παράθεση:

Αρχικό μήνυμα απο digibill

Προσωπικά, έχω χρησιμοποιήσει πάρα πολλές φορές τέτοιες αναπνευστικές συσκευές, ποτέ όμως δεν διαπίστωσα παγοποίηση, και ειδικά τέτοιας έκτασης! Την ίδια ημέρα και με τις ίδιες συνθήκες παρατήρησα ελαφρότερη παγοποίηση και σε άλλες 2-3 συσκευές, όχι όμως σε αυτή την έκταση. (επρόκειτο για εκπαίδευση και δεν ξέρω σε τι κατάσταση -από πλευράς συντήρησης- ήταν οι συγκεκριμένες συσκευες...)

Συμφωνώ με τους προλαλήσαντες, και θα ήθελα να προσθέσω και άλλη μια παράμετρο που έχει να κάνει με τα ποσοστά υγρασίας του αέρα που είχαν γεμιστεί οι φιάλες.
Και κατά το γέμισμα αλλά και αθροιστικά έπειτα από επαναλαμβανόμενα γεμίσματα. Απο υψηλό ποσοστό μπορεί να προκληθεί μέχρι και εσωτερικός παγοφραγμός.

Μάλιστα αναφέρεις ότι παρατηρήθηκε ελαφρότερη παγοποίηση και σε άλλες 2-3 συσκευές.

…βέβαια όλα αυτά στην περίπτωση που όλες οι συσκευές είναι σωστά συντηρημένες και δεν παρουσιάζουν κάποιο άλλο πρόβλημα.

Θα είχε ενδιαφέρον να μάθουμε τελικά που οφειλόταν.

Χρηστος Ευθυμιου · #6 14-03-12, 12:30

Φίλε digibill,

οι αιτίες είναι πολλές που μπορούν να προκαλέσουν πάγωμα στο πρώτο στάδιο ενός ρυθμιστού.

Ο κύριος και ο πιο πιθανός λόγος οφείλεται στην υπερβολική κατανάλωση ή ακόμα χειρότερα στην ελεύθερη ροή (Free flow),
φαινόμενο το οποίο για πρώτη φορά το περιέγραψαν ο William Thomson και o Baron Kelvin το 1856
και ονομάζεται “Joule-Thomson-Effekt”.

Λίγα λόγια για τη θεωρία του φαινομένου.

Ο εξερχόμενος αέρας στο σημείο εκτόνωσης από μια πίεση 200 ή 300 bar τη στιγμή της εκτόνωσης δημιουργεί διαφορά
θερμοκρασίας η οποία υπερβαίνει τους 40°C. Αν πούμε ότι η εξωτερική θερμοκρασία είναι 20 °C και έχουμε ελεύθερη
ροή από τα 200 bar μέχρι να αδειάσει η φιάλη στο 1 bar στο σημείο εκτόνωσης του αέρα έχουμε περίπου -20°C.
Η πιο μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας του φαινομένου (Joule-Thomson-Effekt) σε ελεύθερη ροή του αερίου είναι στα 150 bar.
Σε ελεύθερη ροή στα 400 bar δεν παρατηρείται αυτό το φαινόμενο, απεναντίας από τα 400 bar και πάνω αντιστρέφεται
και έχουμε θέρμανση αντί ψύξη. Το φαινόμενο δεν ισχύει για τα ευγενή αέρια.

Διάγραμμα: “Joule-Thomson-Effekt”

Αρκετά με την θεωρία, ας εξετάσουμε το πρώτο στάδιο του ρυθμιστή στη κανονική του λειτουργία. Το φαινόμενο του
(Joule-Thomson-Effekt) υπάρχει σε κάθε αναπνοή ή σε κάθε είδους διαρροή. Στο σημείο εκτόνωσης του αερίου
στο εσωτερικό του 1ου σταδίου αναπτύσσονται θερμοκρασίες από -18 °C έως -12 °C, είναι όμως στιγμιαία και παρ’ ότι
αναπτύσσονται κρύσταλλοι πάγου μόλις σταματήσει η ροή του αέρα εξατμίζονται, όταν όμως έχουμε υπερβολική
κατανάλωση ή μεγάλη διαρροή τότε αναπόφευκτα δημιουργείται πάγος μέσα - έξω στο πρώτο στάδιο αλλά και στο εσωτερικό
της φιάλης. Ο πάγος από το εξωτερικό κέλυφος του 1ου σταδίου υγροπειήται και στην συνέχεια εξατμίζεται όταν σταματήσει
η εκτόνωση, αντίθετα ο πάγος στο εσωτερικό της φιάλης εγκλωβίζεται υγροποιήται και έτσι άθελά μας έχουμε υγρασία
στο εσωτερικό της φιάλης ή σε ακραία περίπτωση νερό μέσα στη φιάλη. Ποτέ και για κανένα λόγο δεν πρέπει να εκτονώνουμε
(αδειάζουμε) τη φιάλη μας βίαια π.χ. όταν θέλουμε να την δώσουμε για υδροστατικό έλεγχο ή όταν θέλουμε
να αντικαταστήσουμε τον αέρα λόγω του ότι δεν χρησιμοποιήσαμε τη φιάλη μας πάνω από 2 μήνες.

Άλλος ένας σημαντικός λόγος είναι η κατασκευή του πρώτου σταδίου ενός ρυθμιστή (αυτό όμως είναι θέμα κατασκευαστού).
Το άνοιγμα “Χ” στην παρακάτω εικόνα, στο σημείο εκτόνωσης του αέρα μεταξύ πιστονιού και της έδρας κλεισίματος
δεν πρέπει να είναι πολύ μικρή, στους μοντέρνους ρυθμιστές κυμαίνεται συνήθως από 1,8mm - 2mm, κάτω από εκεί ο κίνδυνος
παγώματος μεγαλώνει, αν όμως η απόσταση αυτή είναι πολύ μεγαλύτερη, τότε μειώνεται ο κίνδυνος παγώματος αλλά έχει
μεγάλες διακυμάνσεις στη μέση πίεση.

Συνοψίζοντας εκτός από την παραπάνω περιγραφή συμαντικό είνα ακόμα η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η πιθανή υγρασία
(μόνιμη υγρασία στο εσωτερικό της φιάλης) ή ακόμα και νερό σε περίπτωση που η φιάλη εκτονώνεται (αδειάζει) πολλές φορές
π.χ αντικατάσταση του αερίου αν δεν χρεισιμοποιήται συχνά.

Οι φωτογραφίες είναι από το σεμινάριο που παρουσίασα στο Σύλλογό στις 12.04.2011 με θέμα:

“Πως λειτουργεί ο ρυθμιστή μας”

Χρήστος Ευθυμίου