La marine américaine (US Navy Diving Manual
Revision 4, 20. Januar 1999) estime que pour un plongeur exécutant un travail léger à lourd, la consommation d’oxygène et donc la production de CO2 est de l’ordre de 1,7 à 2,5 litres par minute. Raisonnablement pour notre balade nous devrons en moyenne produire 1
à 1,5 litres par minute de CO2.
Une autre manière de calculer est de connaître sa consommation moyenne en circuit ouvert.
Comme nous consommons en moyenne 6 % du gaz que nous respirons notre production de
CO2 pour une consommation de 20 litres/minute en circuit ouvert sera de 1,2 litres de CO2 .
Estimation de sa consommation métabolique
Il est possible avec quelques mesures simples en plongée d’estimer sa consommation métabolique à l’aide de l’ oxygauge et de son profondimètre. Il suffit de noter la profondeur et la mesure de PPO2 indiqée, de réduire cette valeur à la pression atmosphérique pour retrouver la FIO2. Par la suite il est simple de calculer sa consommation métabolique (VO2)
VO2 = [Qs x (FIO2 – FsO2)] / (FIO2 – 1) (6)
Avec :
Qs Débit de la buse sonique en litres/minute
FsO2 Concentration en oxygène de la source (bouteille de Nitrox)
VO2 Consommation métabolique en litres/minute
FIO2 Fraction d’oxygène dans la boucle.
Exemple :Nx 40 Buse sonique 10 litre/minute
Prof. PPO2 P
10m 0,7
Fi02 VO2
2 bars 0,35 0,76
20m 0,9
30m 1,0
3 bars 0,3 1,43
4 bars 0,25 2
Calcul de la pression, de la température, de la vitesse, de la masse volumique à la sortie de la buse sonique, du débit et du coefficient adiabatique
Les busettes soniques sont des tuyères dans lesquelles de part leurs dimensions et leur matériau constructif on peut considérer que les gaz ne subissent q’ une détende adiabatique. La mécanique des fluides compressibles nous apprend que le débit massique d’une tuyère reste constant si la pression avale est au moins égale à la pression critique. La vitesse de sortie des gaz correspond à un nombre de Mach égal à un
(vitesse du son dans le milieu considéré)
Soit les valeurs
χ k p crit p
T
T crit
C crit
ρ
ρ
30
:
Rapport de pression critique crit la tuyère
R
µ
Q mas
Q vol
A
Constante adiabatique des gaz
Pression critique
Pression en amont de la tuyère
Température critique
Température en amont de la tuyère
Vitesse des gaz à la sortie de la tuyère
Masse volumique du gaz en amont
Masse volumique du gaz à la sortie de
Constante des gaz parfait
Masse molaire du gaz
Débit massique maximum
Débit volumique = Qmas /
ρ crit
Section à la sortie de la buse sonique
χ
= [2 / (k + 1)]
[ k / (k - 1)] p crit
T crit
=
χ
x p
= 2T/(k+1)
C
ρ
crit
Q
crit
= (
µ
R k T mas
= A
ρ
crit crit
C crit
)
0,5
=
ρ
[2 / (k + 1)]
[ 1 / (k - 1)]
(7a)
(7b)
(7c)
(7d)
(7e)
(7f)
En appliquant la formule (7) qui définissent l’état du gaz il vient que si du Nitrox circule dans la buse sonique le rapport de pression critique est de 0,53
Pour les mélanges la valeur de k est donnée par la relation k = k i
[%] i
(8)
[%] étant le % de chaque constituant du mélange.
Exemple : Quel est la valeur de k pour un mélange contenant 20% d’Oxygène, 30% d’azote et 50% d’hélium.
K = (0,2x1,416)+(0,3x1,404)+(0,5x1,63)=1,519
19
30
Les valeurs de k, R,
µ
sont données à la page 35 dans les annexes.
