¿Solo aire?

Simplemente aire

Durante las inmersiones de iniciación, casi siempre les digo lo mismo a los buceadores principiantes: una botella de buceo no contiene oxígeno, ni tampoco ningún gas respirable especial. Contiene simplemente aire. El mismo aire que respiramos aquí en la superficie y que hemos respirado durante toda nuestra vida. Nada especial. Lo único particular es que hemos comprimido una gran cantidad de ese aire dentro de una botella relativamente pequeña. Eso suele tranquilizar a la gente. Y, en esencia, es cierto.

Pero, al mismo tiempo, esta explicación no hace justicia al trabajo que se realiza en una estación de llenado. Porque el proceso implica mucho más que simplemente comprimir aire dentro de una botella. Se necesita equipo especializado y bastante costoso: no solo un compresor, sino también distintos equipos auxiliares para garantizar que el aire sea finalmente apto para respirar bajo el agua.

Entre el aire ambiente que aspira el compresor y el aire respirable que finalmente llega a la botella de buceo a alta presión, ocurren muchas cosas. El aire debe comprimirse en varias etapas, enfriarse entre ellas, eliminar el agua y el aceite y, finalmente, pasar por un sistema de filtración. Durante todo este proceso debemos evitar que los contaminantes del entorno o del propio proceso de compresión lleguen al aire respirable. Y después debemos poder comprobar que el producto final sea realmente lo suficientemente limpio como para respirarlo bajo el agua.

Así que sí: llenar una botella de buceo consiste, en esencia, en comprimir una gran cantidad de aire normal dentro de una botella.

¿Qué es realmente el aire?

Toda nuestra vida transcurre en el aire. Desde nuestra primera respiración poco después de nacer hasta la última, estamos constantemente rodeados de él. Nos movemos en él, trabajamos en él, dormimos en él y lo inhalamos y exhalamos cada pocos segundos. Precisamente porque el aire está siempre y en todas partes, rara vez nos detenemos a pensar en él.

El buceo es una de las excepciones. En cuanto descendemos bajo el agua, abandonamos el entorno en el que nuestro cuerpo funciona normalmente. De repente, tenemos que llevar con nosotros el aire que necesitamos. Lo mismo ocurre, de forma aún más extrema, en los viajes espaciales. Bajo el agua y en el espacio, algo que en la superficie damos completamente por sentado se convierte de repente en una necesidad básica para la vida que tenemos que proporcionar mediante la tecnología. Pero ¿qué es realmente el aire?

El aire no es una sola sustancia, sino una mezcla de diferentes gases. Si dejamos de lado el vapor de agua, el aire seco normal está compuesto aproximadamente por un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno. La pequeña cantidad restante está formada principalmente por argón, además de aproximadamente un 0,04% de dióxido de carbono (CO₂) y trazas de otros gases. Esto podría dar la impresión de que el aire es igual en todas partes. Y, en lo que respecta a sus componentes principales, sorprendentemente es más o menos así. La proporción entre nitrógeno y oxígeno no cambia de repente por estar en Curaçao, en los Países Bajos o en lo alto de una montaña.

Pero el aire nunca es únicamente esa ordenada lista de gases que aparece en los libros de química. El aire exterior también contiene vapor de agua, y su cantidad puede variar enormemente. Cuanto más caliente está el aire, más vapor de agua puede contener. Por eso, en regiones tropicales cálidas y húmedas, como el Caribe, la Amazonía y el sudeste asiático, el vapor de agua puede representar varios puntos porcentuales del aire. En regiones desérticas, como las situadas alrededor del mar Rojo en Egipto y Arabia Saudita, la humedad relativa suele ser mucho menor. Aun así, el aire caliente del desierto puede contener una cantidad considerable de vapor de agua en términos absolutos. A la inversa, el aire extremadamente frío de las regiones polares puede tener una humedad relativa del 100% y, aun así, contener mucha menos agua que el aire cálido del desierto. Cuanto más frío está el aire, menos vapor de agua necesita para alcanzar la saturación.

Además, el aire exterior contiene todo tipo de pequeñas partículas y sustancias que dependen en gran medida del entorno. A menudo lo notamos sin pensar demasiado en ello. El aire junto al mar huele diferente al aire de un bosque, y el aire en el centro de una ciudad concurrida vuelve a ser distinto. El aire marino, por ejemplo, contiene gotas microscópicas y partículas de sal que llegan al aire debido a las olas y al agua de mar pulverizada. Por cierto, el olor característico del mar no procede de la sal en sí, sino principalmente de sustancias volátiles producidas en el mar y sus alrededores. En un bosque encontramos polen, polvo y diversas sustancias orgánicas procedentes de plantas y árboles. En zonas urbanas e industriales pueden añadirse sustancias muy diferentes. Los gases de escape, el humo y los procesos de combustión liberan, entre otras cosas, partículas finas, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. En determinadas condiciones, estos contaminantes pueden formar una mezcla de contaminación atmosférica que conocemos como smog. Los disolventes, pinturas, combustibles y otros productos químicos también pueden liberar sustancias volátiles al aire ambiente.

Por tanto, aunque el aire de todas partes esté compuesto principalmente por la misma mezcla de nitrógeno y oxígeno, eso no significa que todo el aire exterior esté igual de limpio. Y para un compresor, esto es muy importante. Un compresor no produce aire. Utiliza el aire que ya existe. Por eso, un buen aire respirable no empieza en el compresor, sino en el aire que este aspira.

¿Qué es un compresor de buceo?

Para comprimir aire necesitamos un compresor. Dicho de forma sencilla, es una máquina que aspira aire y luego lo comprime en un volumen cada vez menor, haciendo que aumente la presión. En otras palabras, las partículas de aire, o moléculas de gas, se acercan cada vez más entre sí.

Encontramos compresores en todas partes. En un taller, el aire comprimido se utiliza para herramientas y para inflar neumáticos. Los refrigeradores y los sistemas de aire acondicionado tienen compresores, y estos también desempeñan un papel importante en todo tipo de procesos industriales. El principio básico es siempre el mismo: se comprime un gas para aumentar su presión. Un compresor de buceo hace esencialmente lo mismo, pero lleva el proceso mucho más lejos. Un compresor normal de los que se pueden comprar en una ferretería suele proporcionar una presión de unos 8 a 10 bar. Los compresores de taller más potentes pueden alcanzar, por ejemplo, entre 10 y 15 bar. Eso es más que suficiente para un neumático de automóvil o para herramientas neumáticas, pero para los buceadores no nos sirve de mucho. Nosotros necesitamos una presión mucho mayor.

El aire que nos rodea se encuentra, al nivel del mar, a una presión de aproximadamente 1 bar. Una botella de buceo normalmente se llena hasta 200 bar, y algunas botellas y sistemas de almacenamiento trabajan a 300 bar o incluso un poco más. Para hacernos una idea de lo que esto significa: a 200 bar, explicado de forma muy sencilla, hemos comprimido unos 200 litros de aire ambiente hasta ocupar un volumen de un litro. Por tanto, una botella de buceo de 11 litros a 200 bar contiene aproximadamente 2.200 litros de aire, medidos a presión atmosférica normal.

Esto no significa que un compresor simplemente expulse aire a una presión de 200 o 300 bar. El aire se comprime paso a paso. En un compresor típico de alta presión para botellas de buceo, esto ocurre en tres, cuatro o, a veces, más etapas de compresión. Cada etapa consiste esencialmente en el mismo proceso. Una cantidad de aire entra en un cilindro, un pistón reduce el espacio disponible y el aire comprimido pasa a la siguiente etapa. Allí, ese mismo aire vuelve a comprimirse en un volumen más pequeño, aumentando aún más su presión.

Esto no se hace de una sola vez, y hay buenas razones para ello. El aire se calienta cuando se comprime. Al mismo tiempo, el aire ambiente aspirado contiene vapor de agua, parte del cual se condensa durante el proceso de compresión y enfriamiento. Por eso, el aire se enfría entre las diferentes etapas de compresión y se separa el condensado.

Por tanto, un compresor de buceo no es una sola bomba que lleva directamente el aire de 1 bar a 200 o 300 bar. Es más bien una cadena de etapas sucesivas de compresión en las que la presión aumenta progresivamente mientras el aire se enfría y se trata entre una etapa y otra. Un compresor consta, por tanto, de varias «etapas», con cilindros y pistones cada vez más pequeños. Después de cada etapa, la misma cantidad de aire ocupa un volumen menor. Por ello, cada vez se necesita menos espacio para seguir comprimiendo ese aire.

En un compresor típico de alta presión de cuatro etapas, el cilindro de la primera etapa podría tener, por ejemplo, un diámetro de unos 110 mm. Esta primera etapa lleva el aire ambiente aspirado desde aproximadamente 1 bar hasta unos 3 bar. Después, el aire pasa por tubos de refrigeración, donde se elimina parte del calor generado durante la compresión. El segundo cilindro ya es considerablemente más pequeño, por ejemplo de unos 60 mm de diámetro, y comprime el aire hasta aproximadamente 15 bar. Después, el aire vuelve a enfriarse y se separa el condensado. La tercera etapa es aún más pequeña —por ejemplo, 32 mm— y aumenta la presión hasta unos 50–70 bar. De nuevo, el aire se enfría y se separa el condensado antes de pasar a la última etapa.

Solo en la cuarta etapa, cuyo cilindro en este ejemplo tiene un diámetro de apenas unos 12 mm, el aire alcanza finalmente una presión de 200, 300 bar o incluso algo más. Después tiene lugar un último enfriamiento y se vuelve a separar el condensado. De este modo, la misma cantidad de aire se comprime progresivamente en cuatro etapas utilizando cilindros cada vez más pequeños. Esto no es casualidad. A medida que aumenta la presión, disminuye cada vez más el volumen que ocupa la misma cantidad de aire. Por eso, cada etapa sucesiva tiene que procesar un volumen de aire mucho menor que la anterior.

Por cierto, el condensado evacuado por los separadores no es agua limpia. En un compresor lubricado con aceite contiene, además del agua que originalmente estaba presente como vapor en el aire ambiente, pequeñas cantidades de aceite del compresor. El resultado es un condensado aceitoso que debe recogerse por separado y eliminarse adecuadamente.

La palabra «etapas» también la conocemos del regulador de buceo, que tiene una primera y una segunda etapa. Sin embargo, allí ocurre exactamente lo contrario. Mientras que las distintas etapas de un compresor aumentan progresivamente la presión, las dos etapas del regulador reducen esa alta presión de nuevo hasta la presión ambiente. La primera etapa es la parte que se conecta a la válvula de la botella de buceo. Reduce la presión de la botella, por ejemplo de 200 bar, a una presión intermedia de aproximadamente 8 a 10 bar por encima de la presión ambiente. A continuación, la segunda etapa —la parte con la boquilla por la que respiramos— reduce esa presión intermedia hasta la presión ambiente. Naturalmente, esa presión ambiente depende de la profundidad a la que buceamos. En la superficie es de aproximadamente 1 bar, a 10 metros de unos 2 bar y a 20 metros de unos 3 bar. El regulador se adapta a estos cambios y suministra el aire aproximadamente a la misma presión que el agua que nos rodea en ese momento.

Por tanto, en cierto sentido, un compresor y un regulador hacen exactamente lo contrario: el compresor aumenta la presión del aire en varias etapas desde aproximadamente 1 bar de presión ambiente hasta 200–300 bar, mientras que el regulador reduce esa presión en dos etapas desde 200 (o 300) bar hasta la presión ambiente.

¿Qué aspira el compresor?

Como ya vimos anteriormente, un compresor no produce aire. Aspira el aire de su entorno y lo comprime. Esto significa que la calidad del aire respirable no empieza en el sistema de filtración. Un buen aire respirable comienza con un buen aire de admisión.

Antes de entrar en el compresor, el aire ambiente pasa primero por un filtro de admisión. Se trata principalmente de un filtro de partículas: retiene polvo, arena, polen y otras pequeñas partículas sólidas que no queremos que entren en el compresor. En un entorno polvoriento o salino, este filtro no solo es importante para la calidad del aire, sino también para la vida útil del propio compresor.

Sin embargo, un filtro de admisión no convierte el aire ambiente contaminado en aire limpio. Los contaminantes gaseosos, como el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO₂) y los vapores de combustibles, pinturas o disolventes, pueden atravesarlo sin problemas. Por eso sigue siendo muy importante el lugar de donde el compresor toma el aire. Por ejemplo, una toma de aire no debe instalarse junto al escape de un automóvil, un camión o un generador diésel. También debemos mantener el humo, las pinturas, los disolventes, los combustibles, los productos de limpieza y otras sustancias volátiles lo más lejos posible de la toma de aire.

Los gases de combustión representan un riesgo especial. Pueden contener monóxido de carbono (CO), un gas incoloro e inodoro que puede ser peligroso incluso en concentraciones muy bajas. Si un generador, un motor de automóvil u otro motor de combustión está funcionando cerca de la toma de aire, el compresor puede aspirar esos gases de escape. El escape de otra máquina o una sala de compresores mal ventilada también puede afectar a la calidad del aire aspirado. Al fin y al cabo, un compresor mueve continuamente grandes cantidades de aire. Algo que a cierta distancia parece inofensivo puede acabar llegando a la toma de aire. Por eso, disponer de un filtro después del compresor no significa que podamos permitirnos aspirar aire de mala calidad. Los filtros pueden hacer mucho, pero no todo, y su capacidad es limitada. Cuanto más limpio sea el aire que entra al principio del proceso, más fácil será producir al final un aire respirable fiable.

También existen sistemas que tratan el aire de admisión antes de que entre en el compresor. El filtro de admisión convencional retiene principalmente polvo, arena, polen y otras partículas sólidas, pero existen sistemas mucho más especializados. Hay instalaciones, por ejemplo, que reducen la concentración de CO₂ del aire de admisión antes de comprimirlo. Otros sistemas utilizan luz UV para inactivar microorganismos como bacterias, virus y hongos presentes en el aire aspirado. Estos sistemas pueden ser útiles cuando las condiciones dificultan obtener un aire de admisión suficientemente limpio. El principio es interesante: en lugar de intentar eliminar una sustancia no deseada del aire comprimido al final del proceso, se aborda el problema antes de que el aire entre en el compresor. Pero ni siquiera estos sistemas cambian el principio básico: cuanto más limpio sea el aire que aspiramos, mejor.

La contaminación no es el único factor. La temperatura y la humedad también influyen mucho en el trabajo que deben realizar el compresor y su sistema de filtración. Esto se nota especialmente en un clima tropical como el de Curaçao. El aire caliente puede contener una gran cantidad de vapor de agua, y un compresor aspira cientos de litros de ese aire cada minuto. Toda esa agua entra inicialmente en el compresor junto con el aire.

Durante la compresión, el aire se calienta y, cuando posteriormente se enfría, parte de ese vapor de agua se condensa en forma de agua líquida. Cuanto más caliente y húmedo sea el aire de admisión, más agua tendrá que separar finalmente el sistema y mayor será la carga sobre el sistema de secado y filtración. Por eso, en una estación de llenado importa mucho dónde se encuentra el compresor y dónde está situada su toma de aire.

Calor y agua

Quien observe un compresor funcionando durante un rato pronto se dará cuenta de dos cosas: se calienta y expulsa una cantidad sorprendente de agua. Puede parecer extraño. Al fin y al cabo, lo único que introducimos en la máquina es aire. Entonces, ¿de dónde salen todo ese calor y toda esa agua? ¿Y por qué se calienta el aire cuando lo comprimimos?

Cuando comprimimos aire, acercamos cada vez más las moléculas de gas entre sí. Para ello es necesario realizar trabajo. Parte de esa energía se transforma en calor en el gas, haciendo que la temperatura del aire aumente considerablemente durante la compresión. Este principio también se puede experimentar en casa. Si inflamos rápidamente un neumático con una bomba de bicicleta, la bomba se calienta. Un compresor de buceo hace esencialmente lo mismo, pero de forma continua y a presiones mucho mayores.

Por eso, el aire vuelve a enfriarse después de cada etapa de compresión. El aire comprimido caliente circula por tubos de refrigeración o intercoolers, mientras un ventilador hace pasar aire ambiente sobre ellos para eliminar gran parte del calor. Después de la última etapa de compresión ocurre lo mismo en el aftercooler o enfriador final.

Este enfriamiento no solo es importante para el compresor. También tiene un segundo efecto: la condensación de agua. El agua que sale de un compresor no es producida por el propio compresor. Ya estaba presente en el aire aspirado, solo que no en forma de agua líquida, sino como vapor de agua invisible. Como vimos anteriormente, el aire caliente puede contener mucho más vapor de agua que el aire frío. Por eso, cuando el aire se enfría puede llegar un momento en que ya no pueda mantener en estado gaseoso todo el vapor de agua que contiene. El aire alcanza la saturación.

La temperatura a la que esto ocurre se denomina punto de rocío. Si el aire se enfría por debajo del punto de rocío, el vapor de agua empieza a condensarse formando pequeñas gotas de agua líquida. Es lo mismo que ocurre cuando por la mañana aparece rocío sobre la hierba, cuando se moja el exterior de un vaso frío o cuando se empaña un espejo mientras nos duchamos. El agua no aparece de la nada: ya estaba presente en el aire en forma de vapor.

En un compresor ocurre exactamente lo mismo, pero a una escala mucho mayor. El compresor aspira continuamente grandes cantidades de aire ambiente. En un clima cálido y húmedo, cada metro cúbico de ese aire contiene una cantidad considerable de agua. Durante la compresión, el aire se calienta y después vuelve a enfriarse repetidamente entre las distintas etapas de compresión. Cada vez que esto ocurre, una parte del vapor de agua se condensa.

Los separadores de condensado eliminan el agua líquida resultante del flujo de aire. En un compresor lubricado con aceite, una pequeña cantidad de aceite del compresor también termina en el condensado, de modo que el líquido evacuado es una mezcla de agua y aceite. Aun así, el enfriamiento y la separación no eliminan toda el agua del aire. Después del último separador, el aire comprimido todavía contiene vapor de agua. Y precisamente esa humedad restante adquiere importancia en el siguiente paso: el secado y filtrado de nuestro aire respirable.

¿Qué no debe haber en tu botella?

Ya hemos visto que el aire ambiente que aspira un compresor puede contener una cantidad considerable de agua y que debemos eliminar la mayor cantidad posible de esa humedad durante y después de la compresión. Pero el agua no es lo único que preferimos no encontrar en nuestro aire respirable final. Otras sustancias también pueden llegar al aire comprimido a través del aire ambiente aspirado o durante el propio proceso de compresión. Por ejemplo, monóxido de carbono, concentraciones elevadas de dióxido de carbono, aceite o compuestos orgánicos volátiles. Algunas de estas sustancias son indeseables incluso en cantidades muy pequeñas, especialmente cuando las respiramos bajo presión y a profundidad.

Esto no significa que el aire respirable tenga que ser químicamente completamente puro. Eso sería imposible. Como vimos al principio, el propio aire ya es una mezcla de diferentes gases y el aire ambiente siempre contiene pequeñas cantidades de otras sustancias. Lo importante es qué sustancias están presentes y en qué concentración. Veamos, por tanto, las principales sustancias que no queremos —o que solo queremos en cantidades muy pequeñas— en nuestra botella de buceo.

Monóxido de carbono (CO)

El monóxido de carbono es uno de los contaminantes más peligrosos que pueden llegar al aire respirable. Es un gas incoloro e inodoro que se produce durante una combustión incompleta. Los gases de escape de automóviles, generadores y otros motores de combustión son, por tanto, posibles fuentes importantes. El CO es peligroso porque se une a la hemoglobina de la sangre con mucha más fuerza que el oxígeno. Como consecuencia, disminuye la capacidad de la sangre para transportar oxígeno.

Para un buceador, esto es especialmente peligroso. Bajo el agua, la presión parcial de un gas aumenta con la presión ambiente. Por tanto, un contaminante que en la superficie solo está presente en una concentración muy baja se respira a una presión parcial mayor a profundidad. La mejor defensa contra el CO consiste, en primer lugar, en evitar que sea aspirado por el compresor. Una buena ubicación de la toma de aire es esencial. Algunos sistemas de filtración contienen además un catalizador, como la hopcalita, que permite convertir el CO en CO₂.

Dióxido de carbono (CO₂)

El dióxido de carbono está presente de forma natural en el aire ambiente y se produce, entre otras cosas, durante la respiración y la combustión. En el aire libre, su concentración suele ser de algunos cientos de partes por millón (ppm), pero en espacios mal ventilados puede aumentar considerablemente. El CO₂ forma parte normal de nuestra respiración: nuestro cuerpo lo produce continuamente y lo expulsamos al exhalar. Sin embargo, una concentración demasiado elevada en el aire que respiramos dificulta la eliminación del CO₂ del organismo. Esto puede provocar, entre otras cosas, dolor de cabeza, sensación de falta de aire, respiración acelerada y, finalmente, síntomas más graves.

Para los buceadores, el CO₂ es además un gas especialmente importante porque el esfuerzo físico, una elevada resistencia respiratoria y una ventilación insuficiente de los pulmones ya pueden contribuir a la acumulación de CO₂ en el organismo. Por eso no queremos empezar además con una concentración elevada en nuestro aire respirable. Un filtro estándar de aire respirable no elimina necesariamente el CO₂ de forma eficaz. Si un compresor aspira aire con una concentración elevada de CO₂, esta puede acabar también en el aire respirable producido. Por eso, una buena ventilación y la ubicación de la toma de aire vuelven a ser importantes. Para situaciones en las que el aire aspirado contiene de forma constante demasiado CO₂, existen sistemas especiales que eliminan el CO₂ antes o después de la compresión.

Agua (humedad)

El agua también debe estar presente únicamente en cantidades muy limitadas en el aire respirable. La humedad dentro de una botella de buceo puede provocar corrosión con el tiempo, especialmente en las botellas de acero. Además, el agua puede disolver o transportar otros contaminantes y favorecer reacciones químicas. Por tanto, no solo es indeseable por sí misma, sino que también puede favorecer otras formas de contaminación y deterioro. A temperaturas muy bajas, el agua puede además congelarse y causar problemas en válvulas y reguladores. Esto es especialmente relevante cuando el aire comprimido se enfría considerablemente al expandirse. Por eso se presta tanta atención al enfriamiento, la separación del condensado y el secado durante todo el proceso de compresión. El tamiz molecular del filtro final elimina gran parte del vapor de agua restante.

Aceite e hidrocarburos

Muchos compresores de alta presión se lubrican con aceite. Evidentemente, ese aceite no debe llegar al aire respirable en cantidades significativas. Durante el proceso de compresión, cantidades muy pequeñas de aceite pueden ser transportadas por el flujo de aire en forma de gotas, aerosoles o vapor. Además, los hidrocarburos pueden estar ya presentes en el aire ambiente aspirado, por ejemplo procedentes de combustibles, disolventes o gases de escape. Los separadores eliminan el aceite líquido y los aerosoles, mientras que el carbón activado desempeña un papel importante en la eliminación de vapores de aceite y otros compuestos orgánicos. Un buen aire respirable debería ser prácticamente inodoro e insípido. Por eso, un olor o sabor evidente a aceite o a productos químicos siempre es motivo para desconfiar de la calidad del aire.

Oxígeno

El propio contenido de oxígeno también es un parámetro importante. El aire ambiente normal contiene aproximadamente un 21% de oxígeno. Por tanto, esperamos encontrar aproximadamente la misma proporción en el aire comprimido normal. Un porcentaje de oxígeno claramente diferente puede indicar que el aire se ha mezclado con otro gas o que algo en el proceso de producción o llenado no ha ocurrido como estaba previsto. Con Nitrox, por supuesto, aumentamos deliberadamente el porcentaje de oxígeno. Pero ese es otro tema, al que volveremos en un capítulo aparte.

COV

Por último, el aire puede contener todo tipo de compuestos orgánicos volátiles, conocidos habitualmente por la abreviatura COV (compuestos orgánicos volátiles; VOC en inglés). No se trata de una sola sustancia, sino de un gran grupo de compuestos que se evaporan fácilmente. Pueden proceder, por ejemplo, de gasolina y diésel, pinturas, adhesivos, productos de limpieza y disolventes. Los COV que pueden estar presentes y su grado de peligrosidad varían considerablemente. Por eso, una vez más, la primera línea de defensa es sencilla: asegurarse de que el compresor aspire el aire ambiente más limpio posible. El carbón activado puede adsorber muchos vapores orgánicos, pero tampoco aquí un filtro es una excusa para aspirar aire contaminado. Al final, siempre se aplica el mismo principio: lo que no entra con el aire aspirado no hay que eliminarlo después.

Del aire comprimido al aire respirable

Ahora sabemos qué sustancias preferimos no encontrar en nuestras botellas de buceo. Algunas de ellas pueden mantenerse fuera del compresor asegurándonos de que el aire de admisión esté limpio. Otras ya se eliminan durante el proceso de compresión cuando el aire se enfría y se separa el condensado. Pero eso todavía no es suficiente. Después de la última etapa de compresión, el aire comprimido sigue conteniendo vapor de agua y puede contener pequeñas cantidades de vapor de aceite y otros contaminantes. Antes de poder almacenar este aire en nuestras botellas como aire respirable, debemos tratarlo aún más. Para ello utilizamos un sistema de filtración especial.

Tamiz molecular

Uno de los materiales más importantes de un filtro de aire respirable es el tamiz molecular. Normalmente está compuesto por zeolita: un material duro y cristalino formado principalmente por silicio, aluminio y oxígeno. En un cartucho filtrante suele tener el aspecto de pequeños gránulos o bolitas. Lo especial se encuentra en su interior. La zeolita tiene una estructura cristalina con una enorme red de poros y canales microscópicos. Gracias a ello, un puñado de estos gránulos posee en realidad una superficie interna sorprendentemente grande a la que pueden adherirse las moléculas de agua.

Este proceso se denomina adsorción. Se parece a la absorción, pero existe una diferencia importante. En la absorción, una sustancia penetra en otro material, como el agua en una esponja. En la adsorción, las moléculas se adhieren a la superficie de un material. De esta manera, el tamiz molecular elimina el vapor de agua restante del aire comprimido y reduce el contenido de humedad mucho más de lo que sería posible únicamente mediante enfriamiento y separación mecánica.

Carbón activado

Un segundo material filtrante muy utilizado es el carbón activado. Gracias a su estructura microscópica, este material también posee una enorme superficie interna. El carbón activado adsorbe, entre otras cosas, vapores de aceite y numerosos compuestos orgánicos. De este modo, no solo ayuda a eliminar sustancias nocivas, sino también olores y sabores no deseados del aire respirable.

Esto último es algo que un buceador puede reconocer fácilmente. Un buen aire respirable no debería tener prácticamente ningún olor ni sabor. Si durante una inmersión notas claramente sabor u olor a aceite, gases de escape o algún producto químico, es una señal de que algo puede no estar bien.

Catalizador

Algunos sistemas de filtración contienen además un catalizador, por ejemplo hopcalita. Este material, una mezcla de color marrón oscuro o negro de óxidos de manganeso y cobre que se parece al café molido grueso, se utiliza para convertir el monóxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO₂). Un catalizador acelera una reacción química sin consumirse durante el proceso. En este caso, el monóxido de carbono reacciona con el oxígeno y se forma dióxido de carbono:

2 CO + O₂ → 2 CO₂

Esto puede parecer extraño —al fin y al cabo, tampoco queremos concentraciones demasiado elevadas de CO₂ en nuestro aire respirable—, pero el monóxido de carbono es especialmente peligroso incluso en concentraciones muy bajas. Su conversión en CO₂ permite reducir considerablemente la concentración de CO. Además, este tipo de catalizador solo funciona correctamente bajo las condiciones adecuadas. La humedad es especialmente importante: un exceso de vapor de agua puede reducir considerablemente su eficacia. Esta es otra razón por la que primero hay que secar bien el aire.

Ninguno de estos materiales funciona indefinidamente. Un tamiz molecular acaba saturándose de agua. El carbón activado se carga con las sustancias que se adhieren a él. La eficacia de un catalizador también depende de las condiciones en las que se utiliza. Por eso, los cartuchos filtrantes tienen una vida útil limitada. Su duración depende, entre otras cosas, de la cantidad de aire que pasa a través de ellos, de la temperatura del aire comprimido y, sobre todo, de la cantidad de humedad que el filtro debe procesar. Esto también explica por qué son tan importantes un buen enfriamiento y una buena separación del agua antes del filtro. Cada gota de agua que se pueda eliminar antes en el sistema ya no tendrá que ser capturada por el material filtrante.

Es tentador pensar en el sistema de filtración como el componente que convierte automáticamente cualquier tipo de aire comprimido en aire respirable limpio. No funciona así. Un filtro no es una caja mágica. Solo puede eliminar aquello para lo que ha sido diseñado, y únicamente mientras el material filtrante conserve suficiente capacidad. Algunos contaminantes apenas se eliminan —o no se eliminan en absoluto— con un cartucho filtrante estándar. Por eso, un buen aire respirable empieza mucho antes en el proceso: con aire de admisión limpio, un compresor bien mantenido, un enfriamiento y una separación de condensado eficaces y materiales filtrantes sustituidos a tiempo.

El sistema de filtración constituye, por tanto, una etapa final crucial en el tratamiento del aire. Pero no puede corregir algo que haya salido fundamentalmente mal en una etapa anterior. Una estación de llenado profesional no depende, por tanto, de un único filtro. El aire se trata en varias etapas, cada una destinada a resolver un problema diferente. Primero se evita que el polvo y otras partículas sólidas entren con el aire aspirado. Durante y después de la compresión se separan el agua líquida y el aceite. En instalaciones más completas, el aire comprimido puede enfriarse y secarse aún más mediante secadores frigoríficos, de modo que se condense todavía más agua y pueda evacuarse. A continuación, materiales filtrantes como el tamiz molecular y el carbón activado eliminan el vapor de agua restante, los vapores de aceite y otros contaminantes. Si es necesario, pueden utilizarse filtros o catalizadores adicionales para sustancias específicas. El principio es siempre el mismo: eliminar cada contaminante lo antes y de la forma más eficaz posible, para que la siguiente etapa tenga que hacer el menor trabajo posible.

Desde el punto de vista lingüístico, resulta interesante que por comodidad llamemos filtración a todos estos procesos diferentes. Técnicamente, en realidad ocurren muchas cosas distintas. El polvo y otras partículas sólidas quedan retenidos. Las gotas de agua y aceite se separan. El vapor de agua y los compuestos orgánicos se adsorben en materiales como el tamiz molecular y el carbón activado. Y algunas sustancias incluso pueden transformarse químicamente mediante un catalizador. Filtrar es, por tanto, una palabra sorprendentemente sencilla para toda una serie de procesos físicos y químicos diferentes. Cada técnica aborda un problema distinto. Una gota de agua requiere un tratamiento diferente al vapor de agua, y una partícula de polvo se comporta de manera muy distinta a una molécula de monóxido de carbono. Precisamente por eso, un buen sistema de aire respirable suele estar compuesto por varias etapas diferentes.

¿Cuándo se convierte el aire realmente en «aire respirable»?

En las dos secciones anteriores hemos visto qué sustancias preferimos no encontrar en nuestro aire respirable y cómo las eliminamos mediante filtración. Esto no significa que el aire respirable tenga que ser químicamente completamente puro. Eso sería imposible. Incluso el aire ambiente limpio contiene, por ejemplo, dióxido de carbono y vapor de agua, y aun después de la compresión y la filtración pueden quedar cantidades muy pequeñas de aceite, hidrocarburos u otros contaminantes. Por tanto, la pregunta no es solamente qué contiene el aire, sino sobre todo cuánto contiene. O, dicho de forma más sencilla: ¿qué tan limpio es suficientemente limpio?

Para eso existen normas. Estas establecen los requisitos que debe cumplir el aire comprimido antes de que podamos utilizarlo como aire respirable. Entre otras cosas, se tienen en cuenta el contenido de oxígeno y las cantidades máximas permitidas de monóxido de carbono, dióxido de carbono, agua y aceite.

Curiosamente, no existe una única norma universal a nivel mundial. En Europa se utiliza principalmente la EN 12021, mientras que en Estados Unidos la CGA Grade E es una referencia importante para el aire respirable de buceo. Canadá utiliza la CSA Z180.1 y Australia y Nueva Zelanda la AS/NZS 2299.1. China cuenta con su propia norma nacional, GB 18435-2007, específicamente relacionada con los gases respirables para buceadores. Muchos países más pequeños no tienen una norma específica propia para el aire respirable de buceo y, en la práctica, siguen alguno de estos sistemas normativos más importantes o adoptan requisitos similares.

Los valores se expresan en porcentajes, ppm y mg/m³. La unidad ppm significa parts per million o partes por millón: el número de partes de una determinada sustancia por cada millón de partes de aire. Una concentración de 5 ppm de CO significa, por tanto, que por cada millón de moléculas de gas hay aproximadamente cinco moléculas de monóxido de carbono. mg/m³, en cambio, indica cuántos miligramos de una sustancia están presentes en un metro cúbico de aire.

Quizá lo primero que llama la atención en la tabla es la cantidad de similitudes que existen. En cuanto al contenido de oxígeno, las cinco normas coinciden prácticamente: el aire respirable normal debe contener aproximadamente un 21% de oxígeno. También coinciden en que el monóxido de carbono y el dióxido de carbono solo deben estar presentes en concentraciones muy bajas.

Sin embargo, los límites no se establecen exactamente en el mismo punto en todas partes. Para el monóxido de carbono, por ejemplo, la EN 12021 permite un máximo de 5 ppm, mientras que la CGA Grade E y la norma china permiten 10 ppm. Para el dióxido de carbono, el límite varía desde 500 ppm en Europa y China hasta 1.000 ppm según CGA Grade E. También existen diferencias considerables para el aceite: desde 0,5 mg/m³ en Europa y Australia/Nueva Zelanda hasta 5 mg/m³ en la norma estadounidense. El límite chino de 5 mg/m³ no es completamente comparable de forma directa, ya que allí se incluyen conjuntamente la niebla de aceite y las partículas.

También varía la forma en que las normas abordan los contaminantes. Las normas estadounidense y canadiense, por ejemplo, establecen un límite específico para THC, Total Hydrocarbons o hidrocarburos totales. Estas sustancias pueden proceder, entre otras fuentes, de vapores de aceite y combustibles. El benceno, presente entre otras cosas en los vapores de gasolina, es un ejemplo de un hidrocarburo que obviamente no queremos encontrar en nuestro aire respirable. Los valores europeos, chinos y australianos/neozelandeses de esta comparación no incluyen un límite específico de THC para el aire respirable normal. Esto no significa que los hidrocarburos no sean relevantes, sino que las diferentes normas utilizan distintas formas de especificar la calidad del aire.

En el caso del agua, la comparación es todavía más complicada. La humedad puede expresarse como una concentración en ppm o mg/m³, pero también mediante el punto de rocío. La norma china, por ejemplo, utiliza este último método y exige un punto de rocío máximo de −21 °C.

En resumen, no existe un número mágico por debajo del cual el aire comprimido se convierta de repente en «aire respirable». Los valores límite exactos varían según la norma y, en algunos casos, también varía la forma de medir o expresar los contaminantes. Pero el principio básico es el mismo en todas partes: el aire debe contener suficiente oxígeno y, al mismo tiempo, estar suficientemente limpio y seco para poder respirarse de forma segura. Una norma nos indica, por tanto, qué tan limpio debe estar nuestro aire respirable. Pero eso todavía no nos dice qué tan limpio está realmente el aire producido por nuestro propio compresor. Para saberlo, tenemos que medir.

Confiar está bien, medir es mejor

Como buceador, probablemente ya estés familiarizado con un analizador de oxígeno. Quien haya buceado alguna vez con Nitrox probablemente haya utilizado uno para comprobar el porcentaje de oxígeno de una botella antes de la inmersión. Para las demás sustancias que queremos controlar en el aire respirable también existen equipos de medición. Esto puede hacerse de diferentes maneras.

El control más completo es un análisis de laboratorio. Se toma una muestra del aire respirable producido y se analiza en un laboratorio especializado. De esta manera se puede determinar con gran precisión cuánto CO, CO₂, agua, aceite y otros contaminantes contiene el aire. Este tipo de análisis proporciona una imagen fiable de la calidad del aire en el momento en que se tomó la muestra.

Pero ahí encontramos también inmediatamente una limitación. Un análisis de laboratorio es una instantánea. Si el aire es excelente hoy, eso no significa automáticamente que siga siendo igual de bueno la próxima semana, ni que lo fuera la semana pasada. Un filtro se va saturando poco a poco, un compresor puede desgastarse y la calidad del aire ambiente aspirado también puede cambiar. Un generador que ayer no estaba junto a la toma de aire puede aparecer allí mañana.

Por eso, las estaciones de llenado también controlan ellas mismas la calidad del aire de forma periódica o incluso continua. Existen sensores y analizadores para medir, entre otros parámetros, oxígeno (O₂), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂) y humedad. Los sistemas más avanzados pueden medir también, por ejemplo, COV. Los equipos para medir la calidad del aire suelen ser bastante costosos: desde algunos cientos de euros o dólares por un dispositivo que solo mide oxígeno, hasta varios miles de euros o dólares por un analizador profesional combinado capaz de medir varios de estos parámetros al mismo tiempo, y más de diez mil euros o dólares por un sistema de monitorización continua de la calidad del aire respirable.

Un sistema de medición de este tipo puede detectar cambios mucho más rápidamente que un análisis periódico de laboratorio. Si la concentración de CO empieza a aumentar de repente o el aire que sale del sistema de filtración se vuelve cada vez más húmedo, esto indica que algo está cambiando en algún punto del sistema. Tal vez se esté aspirando aire ambiente contaminado, un separador ya no funcione correctamente o un cartucho filtrante esté empezando a saturarse.

Por eso, ambos métodos se complementan muy bien. Un análisis de laboratorio puede comprobar periódicamente —por ejemplo, cada trimestre— de forma exhaustiva si el aire respirable producido cumple la norma correspondiente. Mientras tanto, las mediciones periódicas o continuas pueden vigilar si los valores importantes cambian entre esos análisis. Además, ambos métodos constituyen un control útil el uno del otro. Un análisis de laboratorio puede confirmar que los propios equipos de medición de la estación proporcionan valores fiables, mientras que las mediciones periódicas o continuas permiten comprobar si la calidad del aire se mantiene estable entre dos análisis de laboratorio.

Estos equipos de medición suelen contener varios sensores, cada uno de los cuales mide una sustancia determinada de una manera diferente. Para el oxígeno (O₂) y el monóxido de carbono (CO), por ejemplo, suelen utilizarse sensores electroquímicos, mientras que el dióxido de carbono (CO₂) normalmente se mide mediante luz infrarroja. La humedad puede determinarse mediante un sensor que reacciona a las moléculas de agua y, para los COV, puede utilizarse, por ejemplo, un detector de fotoionización (Photoionization Detector, PID). Un analizador profesional de aire respirable es, por tanto, en realidad un conjunto de pequeños instrumentos de medición especializados reunidos en un solo aparato. Cada sensor tiene su propia precisión y vida útil y, con el tiempo, puede empezar a desviarse o agotarse. Por eso, los sensores deben revisarse periódicamente y calibrarse o sustituirse cuando sea necesario.

Esto nos lleva a un principio importante para cualquier estación de llenado: no basta con confiar en el compresor y en los filtros. También hay que comprobar que realmente estén haciendo lo que creemos que hacen. Y, en última instancia, lo mismo se aplica a los propios equipos de medición. Confiar está bien. Medir es mejor. Pero para eso también hay que poder confiar en la medición.

Botellas de almacenamiento y sistema de cascada

Una botella de buceo contiene una cantidad sorprendente de aire. Una botella normal de 11 litros llena a 200 bar contiene el equivalente a aproximadamente 2.200 litros de aire. Y en un centro de buceo con mucha actividad, a veces hay que llenar decenas de estas botellas una tras otra. Por eso, normalmente no llenamos las botellas de buceo directamente desde el compresor, sino desde un banco de almacenamiento.

Un compresor no puede producir esa cantidad de aire al mismo ritmo al que la necesitamos durante el llenado. Un compresor de 300 litros por minuto produce, por ejemplo, aproximadamente 18.000 litros de aire libre por hora; una máquina de 450 litros por minuto, unos 27.000 litros. Sin embargo, una estación de llenado puede suministrar en poco tiempo una cantidad de aire mucho mayor a toda una fila de botellas de buceo. Esto es posible porque el compresor y el panel de llenado normalmente no trabajan directamente entre sí. El aire respirable producido se almacena primero a alta presión en botellas de almacenamiento: grandes cilindros de alta presión que juntos forman una reserva de aire respirable.

De esta manera, las botellas de almacenamiento resuelven un importante problema práctico. Un compresor produce aire lenta pero constantemente, mientras que un centro de buceo consume ese aire en momentos puntuales de gran demanda. Puede pasar una hora sin que apenas se llene nada y, poco después, aparecer de repente veinte o treinta botellas vacías. Mientras hay poca actividad, el compresor puede llenar las botellas de almacenamiento. Cuando llegan las botellas de buceo, el aire almacenado puede suministrarse mucho más rápidamente.

Las botellas de almacenamiento separan así la producción del consumo. El compresor no tiene que arrancar cada vez que alguien quiere llenar una sola botella, y la velocidad a la que pueden llenarse las botellas ya no depende únicamente de la cantidad de aire que el compresor esté produciendo en ese mismo momento. La diferencia puede ser considerable. Un compresor de 450 litros por minuto produce aproximadamente 27.000 litros de aire libre por hora. En un sistema de almacenamiento, ese aire puede acumularse durante un periodo más largo y luego ponerse a disposición del panel de llenado en mucho menos tiempo. El compresor puede haber tardado horas en crear una gran reserva; los buceadores que llegan por la tarde para llenar sus botellas apenas lo notan.

Las botellas de almacenamiento tienen además otra ventaja importante: permiten trabajar con un sistema de cascada. En lugar de utilizar todas las botellas como una única gran reserva, se dividen en varios bancos. Y aquí llegamos a un principio que todo divemaster que llene botellas con regularidad debería comprender: disponer de una reserva de aire es una cosa; utilizar esa reserva de forma eficiente es otra. Para eso utilizamos un sistema de cascada.

Supongamos que tenemos una botella de buceo de 11 litros en la que quedan 50 bar después de la inmersión. Queremos volver a llenarla hasta 200 bar. Detrás de nuestro panel de llenado tenemos tres bancos de almacenamiento. Pueden ser tres botellas individuales, pero en estaciones de llenado más grandes también pueden ser grupos de varias botellas conectadas entre sí:

LOW → MID → HIGH

Estos nombres no representan una presión fija. Utilizamos LOW para la primera parte del llenado, MID para la siguiente y reservamos HIGH para la parte final. A medida que se utiliza el aire y se vuelven a llenar los bancos, las presiones cambian y, en un sistema de cascada manual, también pueden cambiar las funciones de los diferentes bancos.

En cuanto conectamos un banco de almacenamiento a una botella de buceo, el aire fluye de forma natural desde el lugar con mayor presión hacia el de menor presión. Esto continúa hasta que ambas presiones se igualan —o hasta que cerramos la válvula y cambiamos al siguiente banco—. Sin ayuda, un banco de almacenamiento nunca puede llenar una botella de buceo hasta una presión superior a la presión que queda finalmente en el propio banco.

Por eso empezamos con LOW. Mientras la presión de LOW sea mayor que la presión de la botella de buceo, todavía podemos utilizar ese aire. Por ejemplo, un banco a 120 bar todavía puede utilizarse perfectamente para transferir aire a una botella que se encuentra a 50 bar. Sería un desperdicio utilizar inmediatamente para eso nuestra valiosa reserva de alta presión. Esta es la esencia de una cascada: utilizar baja presión mientras sea suficiente y reservar la alta presión para la última parte del llenado. Pero ¿cuánta diferencia supone realmente? ¿Qué conseguimos con una cascada?

Tomemos como ejemplo una estación de llenado algo más grande. Tenemos un total de veinte botellas de almacenamiento de 50 litros, todas llenas a 280 bar. Al mismo tiempo llegan sesenta botellas de buceo. Son botellas de 11 litros que después de la inmersión contienen una media de 50 bar y deben volver a llenarse hasta 200 bar. Cada botella necesita:

11 × (200 − 50) = 1.650 litros de aire

Para sesenta botellas necesitamos en total:

60 × 1.650 = 99.000 litros de aire

A primera vista, esto no parece representar ningún problema. Nuestras veinte botellas de almacenamiento tienen un volumen interno total de 1.000 litros y están a 280 bar. Por tanto, contienen aproximadamente 280.000 litros de aire libre. Más que suficiente, podríamos pensar.

Pero supongamos ahora que conectamos las veinte botellas de almacenamiento formando un único gran banco. Para poder llenar una botella de buceo hasta 200 bar, la presión del banco debe mantenerse por encima de 200 bar. De los 280 bar iniciales, por tanto, solo podemos utilizar realmente unos 80 bar:

1.000 × (280 − 200) = 80.000 litros

Con eso no podemos llenar las sesenta botellas. Necesitamos 99.000 litros, pero solo podemos extraer unos 80.000 litros del banco antes de que su presión descienda hasta aproximadamente 200 bar. Lo curioso es que en ese momento no nos falta aire en absoluto. En las botellas de almacenamiento todavía quedan unos 200.000 litros de aire. El problema es que ese aire está ahora a aproximadamente 200 bar. Así que seguimos teniendo una enorme cantidad de aire, pero ya no tenemos suficiente presión para terminar de llenar nuestras botellas hasta 200 bar.

Precisamente por eso dividimos las mismas veinte botellas de almacenamiento en varios bancos. Por ejemplo:

LOW: 10 × 50 L = 500 litros
MID: 5 × 50 L = 250 litros
HIGH: 5 × 50 L = 250 litros

En nuestro ejemplo, los tres bancos comienzan a 280 bar. Ahora utilizamos LOW para la primera parte de cada llenado. Este banco puede acabar muy por debajo de 200 bar. No pasa nada: mientras la presión de la botella de buceo sea inferior, podemos seguir utilizando el aire de LOW.

Cuando LOW ya no proporciona suficiente diferencia de presión, cambiamos a MID. Y solo para la última parte del llenado utilizamos HIGH. Intentamos mantener este banco a alta presión durante el mayor tiempo posible, porque precisamente esa alta presión es necesaria para llevar finalmente las botellas hasta 200 bar. Con este sistema de cascada podemos aprovechar mucho mejor la misma reserva de aire. En nuestro ejemplo simplificado, podemos llenar las sesenta botellas de 50 a 200 bar.

Por tanto, hemos empezado exactamente con las mismas veinte botellas de almacenamiento y exactamente con la misma cantidad de aire. Lo único que hemos cambiado es la forma de utilizar esa reserva. Y esto demuestra algo importante: un sistema de cascada no hace que tengas más aire. Hace posible utilizar una parte mucho mayor del aire que ya tienes. En una estación de llenado no solo es importante la cantidad de aire, sino también la presión a la que ese aire está disponible. Cien mil litros de aire a 100 bar pueden ser muy útiles para la primera parte de un llenado, pero no permiten llenar una botella hasta 200 bar. Para eso hay que conservar una parte de la reserva a una presión más alta.

¿A qué velocidad se debe llenar una botella de buceo?

Una gran diferencia de presión tiene otra consecuencia. Si conectamos una botella de buceo casi vacía a un banco de almacenamiento a alta presión y abrimos completamente la válvula de una sola vez, una enorme cantidad de aire puede entrar en la botella en muy poco tiempo. Puede parecer eficiente, pero no es recomendable.

Como vimos anteriormente con el compresor, el aire se calienta cuando lo comprimimos. Lo mismo ocurre durante el llenado de una botella de buceo. Cuanto más rápido llenamos, menos tiempo tiene ese calor para disiparse a través de la pared de la botella hacia el entorno. Como consecuencia, el aire dentro de la botella puede calentarse considerablemente. Esto también afecta a la presión final de llenado. La presión de un gas está relacionada con su temperatura. Una botella caliente que indique 200 bar inmediatamente después del llenado puede, por ejemplo, indicar solo 190 bar después de enfriarse. No hemos perdido aire de repente; simplemente, la misma cantidad de aire ejerce una presión menor a una temperatura más baja.

Por eso, las válvulas de un sistema de almacenamiento deben abrirse despacio y gradualmente. Esto es especialmente importante cuando existe una gran diferencia de presión. El objetivo no es llevar la botella a la presión deseada lo más rápido posible, sino llenarla de forma controlada y mantener la generación de calor dentro de límites razonables. Los fabricantes pueden especificar velocidades máximas o recomendadas de llenado, y estas siempre deben respetarse.

Por esta razón, antiguamente era habitual encontrar en las estaciones de llenado grandes recipientes con agua en los que se colocaban las botellas durante el llenado. El agua podía absorber parte del calor de la botella y ayudaba a mantener una temperatura más baja. Hoy en día estos baños de agua se utilizan mucho menos. Una velocidad de llenado controlada suele hacerlos innecesarios, y el propio recipiente de agua también tiene inconvenientes: la botella y la válvula permanecen continuamente mojadas y resulta más fácil que entre agua en la conexión de llenado.

Por tanto, el principio más importante sigue siendo sencillo: no llenar más rápido de lo necesario. Hay que dar tiempo a la botella y al aire para transferir calor al entorno y tener en cuenta que la presión de una botella caliente disminuirá al enfriarse. Como orientación, para las botellas de buceo se suele mencionar una velocidad de llenado de aproximadamente 20–40 bar por minuto. Una botella que deba pasar de 50 a 200 bar tardaría, a esa velocidad, aproximadamente entre 4 y 8 minutos. Técnicamente, a menudo es posible llenar la misma botella en dos o tres minutos, pero esto genera más calor y, por tanto, una mayor caída de presión cuando la botella se enfría posteriormente.

Llenar más despacio no significa necesariamente que una estación de llenado pueda procesar menos botellas por hora. Si queremos llenar de forma eficiente, es mejor invertir en más puntos de llenado que en una mayor velocidad de llenado. Una estación en la que puedan conectarse, por ejemplo, 16 o 20 botellas simultáneamente puede distribuir el aire tranquilamente entre todas ellas y, aun así, procesar una gran cantidad de botellas por hora. Una estación con solo cuatro o seis puntos de llenado estará mucho más presionada para retirar cada botella del panel lo antes posible.

Cuando la temperatura ambiente es muy alta, como ocurre en muchos destinos típicos de buceo, especialmente por la tarde, también puede ser útil no llenar las botellas directamente hasta 200 bar. En su lugar, se pueden llenar primero, por ejemplo, hasta 180 bar, dejarlas enfriar y después completar el llenado. Llenar de forma eficiente, por tanto, no significa necesariamente llenar rápido. Significa sobre todo llenar muchas botellas simultáneamente, de forma controlada y a una velocidad razonable.

Finalmente, dentro de la botella

Después de todas las etapas de compresión, enfriamiento, separación, filtración, controles y botellas de almacenamiento, llegamos finalmente a la última parte de la instalación: la manguera de llenado. Para la persona que llena la botella, esta puede parecer la parte más sencilla de todo el proceso. Se conecta una botella, se abren algunas válvulas y se espera hasta que el manómetro indique 200 bar. Pero precisamente porque aquí trabajamos con alta presión, es importante seguir siempre el mismo procedimiento.

Antes de conectar una botella, primero hay que comprobar si realmente se puede llenar. Inspecciona la botella, la válvula y la conexión de llenado y comprueba que no haya daños visibles ni ninguna otra razón para no llenar la botella. Dependiendo de la estación de llenado, también debe comprobarse la fecha de inspección y la presión de trabajo permitida. Evidentemente, una botella diseñada para 200 bar no debe llenarse sin más hasta 300 bar.

A continuación, retira el tapón antipolvo y conecta correctamente la manguera de llenado. La conexión a la válvula de la botella utiliza los mismos dos sistemas que conocemos de los reguladores de buceo: DIN e INT (yoke). Para ambos existen conexiones tradicionales de rosca o estribo, pero también conexiones rápidas que facilitan la conexión de grandes cantidades de botellas.

Solo cuando todo esté correctamente conectado se debe iniciar lentamente el flujo de aire. Especialmente cuando existe una gran diferencia de presión, esto debe hacerse de forma gradual. Abre primero ligeramente el suministro de aire y deja que la presión aumente de forma controlada. Cuando se llenan varias botellas simultáneamente, el aire puede distribuirse entre varios puntos de llenado. Abre las válvulas más solo en la medida en que lo permita la velocidad de llenado deseada.

Durante el llenado, no solo debes controlar la presión, sino también la temperatura de la botella. Es normal que una botella se caliente durante el llenado, pero si se calienta mucho y muy rápidamente, es una buena razón para reducir la velocidad. Además, recuerda que la presión disminuirá ligeramente después del llenado cuando la botella se enfríe. Cuando se llenan grandes cantidades de botellas, puede ser práctico llenarlas primero, por ejemplo, hasta 180 bar, dejarlas enfriar y después completar lentamente el llenado hasta 200 bar.

Cuando se alcance la presión final deseada, cierra el suministro de aire y/o la válvula de la botella. A continuación, despresuriza la manguera de llenado mediante la válvula de purga correspondiente. Solo cuando la manguera esté completamente sin presión debes desconectar la conexión de llenado. Si es necesario, comprueba una última vez la presión final y vuelve a colocar el tapón antipolvo en la válvula.

En muchas estaciones de llenado, el tapón antipolvo tiene así una segunda función práctica: tapón quitado significa que la botella todavía debe llenarse; tapón puesto significa que la botella está llena y lista para usar. De esta forma se puede ver de un vistazo qué botellas todavía tienen que pasar por el panel de llenado y cuáles ya pueden volver al lugar de buceo.

Trabajar de forma segura en el panel de llenado

Una instalación de llenado trabaja con presiones de 200 a 300 bar o incluso más. Esto significa que incluso un error relativamente pequeño puede tener consecuencias graves. Por ejemplo, una manguera de llenado que se suelte mientras está bajo presión puede moverse violentamente con gran fuerza, y el aire a alta presión que escape por una pequeña abertura puede salir a una velocidad extremadamente alta.

Por eso, antes de llenar una botella, comprueba siempre que la conexión de llenado esté bien fijada y que las mangueras, los acoplamientos y las válvulas tengan un aspecto normal. No utilices una manguera de llenado que presente daños visibles, fugas o un acoplamiento sospechoso hasta que haya sido revisada. Durante el llenado, tampoco coloques la cara directamente sobre una válvula, una conexión de llenado o una manguera. Mantente, en la medida de lo posible, fuera de la línea directa de los acoplamientos y conexiones. Si algo se suelta o falla, no quieres estar justo delante.

Además, nunca se debe desconectar una conexión mientras la manguera de llenado siga bajo presión. Primero cierra la válvula de la botella y el suministro de aire. A continuación, despresuriza la manguera mediante la válvula de purga correspondiente y comprueba que la conexión esté completamente sin presión antes de desconectarla.

Si durante el llenado escuchas de repente una fuga fuerte, ves que una manguera se mueve o notas cualquier otra cosa fuera de lo normal, no intentes solucionar el problema con las manos mientras el sistema siga bajo presión. Primero corta el suministro de aire y despresuriza la parte correspondiente de la instalación.

Quien llena botellas también debe protegerse adecuadamente. Las gafas de seguridad protegen los ojos si ocurre algo inesperado con una conexión, una junta tórica (O-ring) o un acoplamiento. Además, una sala de compresores o una estación de llenado puede producir bastante ruido. Incluso la despresurización de las mangueras de llenado puede generar un sonido breve pero intenso. Por eso, es recomendable utilizar protección auditiva, especialmente cuando se trabaja durante periodos prolongados en la estación de llenado.

Los guantes de trabajo también pueden ser prácticos. No tanto por la alta presión en sí, sino porque durante un día de mucho trabajo se manipulan constantemente botellas pesadas, válvulas, mangueras y acoplamientos. Todo esto puede castigar bastante las manos. Sin embargo, asegúrate de que los guantes proporcionen suficiente agarre y sensibilidad para manejar correctamente las válvulas y los acoplamientos.

Por último, un calzado resistente y cerrado, preferiblemente calzado de seguridad, no es ningún lujo innecesario. Una botella de buceo llena es pesada, y una botella que se cae o se te escapa de las manos mientras la estás moviendo puede causar lesiones importantes en los pies. Por eso, las chanclas y otros tipos de calzado abierto realmente no tienen lugar en una estación de llenado.

Naturalmente, los equipos de protección individual no hacen que el llenado sea seguro por sí solos. La protección más importante sigue siendo una instalación bien mantenida, un procedimiento de llenado establecido y un operador que sepa lo que está haciendo.

¿Simplemente aire?

Comenzamos este capítulo con un mensaje tranquilizador para los buceadores principiantes: en una botella de buceo realmente no hay nada especialmente extraño. No hay oxígeno ni ningún misterioso gas respirable, sino simplemente el mismo aire que respiramos todos los días. Después de todo lo que hemos visto hasta ahora, quizá las palabras «simplemente aire» suenen ahora un poco diferentes.

Ahora sabemos que ese aire primero debe aspirarse desde un lugar adecuado y que incluso el aire ambiente normal puede contener vapor de agua, polvo, gases de escape y otros contaminantes. Hemos visto cómo un compresor lleva ese aire en varias etapas desde aproximadamente 1 bar hasta 200 o 300 bar, por qué se genera tanto calor durante este proceso y por qué es necesario eliminar una cantidad sorprendente de agua a lo largo del recorrido.

También sabemos que un compresor por sí solo todavía no produce aire respirable. El aire debe enfriarse, hay que separar el condensado y reducir el vapor de agua, el aceite y otros contaminantes restantes hasta niveles seguros. Hemos conocido el tamiz molecular, el carbón activado y los catalizadores, y hemos visto que detrás de la sencilla palabra filtración se esconden diferentes procesos físicos y químicos. Y sabemos que «limpio» no es simplemente una cuestión de percepción. Existen normas para el aire respirable que establecen valores límite para parámetros y sustancias como el oxígeno, el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, la humedad y el aceite. Para saber si nuestro propio aire cumple esos requisitos, tenemos que medirlo —e incluso nuestros propios equipos de medición deben revisarse periódicamente—.

Además, ese aire respirable limpio todavía debe almacenarse y distribuirse. Las botellas de almacenamiento no solo nos proporcionan una gran reserva de aire, sino que un sistema de cascada nos permite utilizar también de forma eficiente la presión disponible. Finalmente, el aire llega a la botella a través del panel y de la manguera de llenado, donde la velocidad de llenado, la temperatura, la presión final y la seguridad vuelven a desempeñar un papel importante.

Por tanto, quien haya leído todo esto ya no es realmente un completo principiante. Eso no significa que tengas que ser técnico de compresores ni que debas saber reparar personalmente cada componente de una estación de llenado. Pero a estas alturas ya entiendes qué ocurre, por qué ocurre y dónde pueden surgir problemas. Para un divemaster o un instructor, quizá eso sea lo más importante. Porque cada vez que abres una válvula y respiras de tu regulador, confías en que alguien antes que tú haya realizado correctamente todos esos pasos. Y al final, efectivamente, en tu botella hay simplemente aire. Pero hace falta bastante para conseguir que llegue hasta allí.

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