Le matériel de plongée

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1 Le matériel de plongée

2 Généralités Plan du cours Rappels de physique : force, pression Étanchéité Perte de charge Le compresseur Le gonflage Le stockage La mesure Les détendeurs 2

3 Généralités

4 Rappels de physique 1 kg/cm 2 = 0,981 bar 1 bar P = F / S F = P x S 8 bar 5 cm 2 40 kg 40 kg 4

5 Étanchéité Siège (fixe) - clapet (mobile) Matériau dur / matériau tendre Joints : Plats Toriques Lubrification 5

6 Clapets amont / aval clapet aval : 2 ème étage, purge rapide gilet, soupape d expiration clapet amont : direct-system 6

7 Le compresseur

8 Cylindre de compresseur 8

9 La compression P 0 P 1 P 2 P 0 P 1 P 2 P 2 P 1 P 1 V 2 P 0 V 1 P 0 x V 1 + P 2 x 0 = P 1 x 0 + P 1 x V 2 P 0 x V 1 = P 1 x V 2 P 1 / P 0 = V 1 / V 2 = taux de compression 9

10 Contraintes liées à la compression Compression échauffement Pour l air, P : 1b 200b T : 20 C 1100 C!!!! Compression étagée + refroidissement inter-étages 4 étages de K = 4 : 1b 256b, T env. 150 C Huile : caractéristiques alimentaires, T de craquage élevée Refroidissement inter-étages condensation Purge des condensats après chaque réfrigérant Air sec!!! 10

11 Schéma général du compresseur 11

12 Principe d un décanteur Purges manuelles Purges automatiques Programmées À détection de seuil Récupération des condensats (huileux) 12

13 Autres éléments Soupape de sécurité : clapet aval + ressort taré Réfrigérants : Ventilateur circulation d air sur des tubes à ailettes Radiateur à circulation d eau Cartouche filtrante : Adsorption : fixation superficielle d un fluide dans un solide poreux et perméable ( surface de fixation) Tamis moléculaire (silicate d alumine) : humidité résiduelle Charbon actif : molécules légères (odeurs, goût) L huile résiduelle inhibe l adsorption (saturation) 13

14 Les stations de gonflage (arrêté du 15/3/2000) L'exploitant doit disposer du personnel nécessaire à l'exploitation, à la surveillance et à la maintenance des équipements sous pression. Il doit fournir à ce personnel tous les documents utiles à l'accomplissement de ces tâches. Le personnel chargé de la conduite d'équipements sous pression doit- être informé et compétent pour surveiller et prendre toute initiative nécessaire à leur exploitation sans danger. Les récipients sous pression de gaz, de vapeur d'eau surchauffée dont la pression maximale admissible (PS) est supérieure à 4 bar et dont le produit pression maximale admissible par le volume est supérieur à bar x litres (tampons) sont soumis à la déclaration de mise en service et le personnel doit être formellement reconnu apte à cette conduite par leur exploitant et périodiquement confirmé dans cette fonction 14

15 Station de gonflage : affichage et documents Affichage : Liste des personnes habilitées (Exploitant) Consignes d'utilisation du compresseur (fabricant) Consignes de chargement (exploitant) Consignes d'entretien (installateur + exploitant) Consignes particulières (exploitant) Documents à tenir à disposition : Manuel du compresseur (fabricant) Consignes d'utilisation du compresseur (fabricant) Cahier d'entretien (installateur + exploitant) Cahier d'intervention (exploitant) Cahier de gonflage (exploitant + gonfleurs) 15

16 Le gonflage

17 Remplissage des blocs 2 P 2 x V 2 1 P 1 x V 1 P 1 = Pression bloc 1 P 2 = Pression bloc 2 V 1 = Volume bloc 1 V 2 = Volume bloc 2 Quantité d air dans bloc 1 = P 1 x V 1 Quantité d air dans bloc 2 = P 2 x V 2 Quantité total d air = (P 1 x V 1 ) + (P 2 x V 2 ) La quantité d air totale se répartit sur 2 volumes V 1 + V 2 Si nous recherchons une pression d équilibre après un équilibrage de l ensemble, nous aurons donc au d épart : (P 1 x V 1 ) + (P 2 x V 2 ) = P x (V 1 + V 2 ) Donc : P = (P 1 x V 1 ) + (P 2 x V 2 ) / (V 1 + V 2 ) 17

18 Application tampons Vous devez gonfler 5 blocs de 12L à 230b. 4 de ces blocs sont à 50b et le 5 ème à 75b. Vous disposez de deux séries indépendantes de 4 tampons de 50L à 250b et d une rampe de gonflage à 5 sorties permettant de gonfler les 5 blocs en même temps. P restante dans les seconds tampons? Corrigé : 1 er tampon (équilibrage) : (4 x 50L x 250b) + (4 x 12L x 50b) + (12L x 75b) = P x [(4 x 50L) + (5 x 12L)] l l l = P x 200 l + 60 l l = P x 260 l P = / 260 P = 205b Pression restante dans les 2 ème tampons (transvasement) : Il reste 25 b à gonfler pour atteindre les 230 b, donc : (4 x 50L x 250b) (5 x 12L x 25b) = P x (4 x 50L) l l = P x 200 l l = P x 200 l P = / 200 P = 242,5b 18

19 Compressibilité : Charles Influence de la température absolue La température absolue est exprimée en Kelvin (K) T(K) = T( C) + 273,15 (on arrondit à 273) A volume constant, P / T est constant P 1 / T 1 = P 2 / T 2 Applications : variation de température des blocs gonflés C 1 0 K

20 Application Charles 1 bloc sort du gonflage à 200b et 47 C Quelle pression indiquera le manomètre dans de l eau à 12 C? Corrigé P 1 / T 1 = P 2 / T 2 P 2 = (P 1 x T 2 ) / T 1 P = 200b x ( ) / ( ) P = 178b 20

21 Le stockage

22 Le TIV L inspection visuelle des bouteilles 22

23 Le régime TIV L arrêté du 18 novembre 1986 permet à la FFESSM de bénéficier d un régime dérogatoire pour la visite annuelle des bouteilles de plongée portant l intervalle de requalification de 2 ans à 5ans Pour cela, les bouteilles ; Être inscrites sur le registre du club Être inspectées une fois par an par un TIV (Formation assurée par la FFESSM) Un autocollant poser sur la bouteille atteste de ce contrôle 23

24 Inspection et requalification Les bouteilles doivent être inspectées chaque fois que nécessaire et au moins une fois dans les délais réglementaires De plus, elle doivent subir une requalification dans les délais impartis par la loi. Cette opération comprend : Une inspection visuelle Une épreuve hydraulique. La bouteille est remplie d eau, puis soumise à le pression d épreuve (1,5 fois la pression de service) Ces contrôles sont effectuées sous le contrôle des DIRECCTE par un organisme autorisé Apave, Véritas, Atelier acrédité, etc ) La vérification des accessoires entre la robinetterie 24

25 Réglementation des bouteilles : inscriptions nom du constructeur n de fabrication nature du gaz (air) volume intérieur pression de service (200bar, 230bar, ) pression d'épreuve (1,5 x la pression de service) date de la dernière épreuve poinçon des mines (tête de cheval) ou marquage CE l'autocollant d'inspection visuelle (le cas échéant), carte d identité de la bouteille ε 25

26 Réglementation des bouteilles inspection et requalification Périodicité des contrôles Bouteille régime normal Bouteille régime dérogatoire TIV Tampon, Filtres compr. Inspection 12 mois 40 mois Requalification 2 ans 5 ans 10 ans TIV nitrox : qualif. nitrox confirmé, nettoyage et intervention interdits Inspection : traçabilité (compétence, PV d'inspection) Requalification : présenter la bouteille avec sa robinetterie 26

27 Robinetterie de conservation 27

28 La robinetterie Dans une robinetterie nous trouvons : Un robinet pour ouvrir et fermer, manié par à l aide d une poihnée Un tube évitant que des corps étrangers (poussière, eau, ) n arrivent dans le détendeur lorsque le plongeur est tête en bas Un pas de vis, avec joint au sommet, permettant de fixer la robinetterie sur la bouteille Un adaptateur pour monter soit un détendeur à étrier, soit un détendeur DIN De plus certaines mentions sont gravées : La pression maximun d utilisation Un numéro de série. Ce numéro est gravé pour permettre d identifier l appartenance d une robinetterie à une bouteille 28

29 Attention Danger 4 types de filetage sont actuellement en circulation en Europe 3/4 DIN 259 (3/4 gaz) M 18 x 1,5 M 25 x 2 (adopté par tous les fabricants en 1998) Conique E 17 Le parc en circulation comprenant des bouteilles avec l ensemble de ces filetage, il existe un risque de visser une robinetterie sur une bouteille dont le filetage ne correspondrait pas La très faible différence de pas entre les différents systèmes permet de tel montage Cet erreur peut transformer la robinetterie en projectile lors du gonflage ou tout simplement en manipulant la bouteille 29

30 La mesure

31 Le manomètre F 2 F 1 P F1 = P x s (petit rayon intérieur petite surface) F 2 = P x S ( grand rayon intérieur grande surface) La pression P est identique sur les 2 surface Conclusion : F2 > F1 Le tube se redresse 31

32 Les profondimètres de type Mariotte air à P atm interface eau - air Bulle d air à P atm en surface En profondeur la bulle d air est comprimée L eau entre dans le tube Volume de la bulle : V tube x P amb / P atm capillaire Mesure P amb / P atm Affiche ((P amb / P atm ) -1) x 10 P amb 32

33 Les profondimètres électroniques 33

34 Principe de fonctionnement d un ordinateur 34

35 Principe du programme d un ordinateur 35

36 Quels paramètres faut-il disposer? 36

37 Infos Indications des profondimètres en altitude Profondimètre à pression relative P réf 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 P atm 1,0 1,0 1,0 0,7 0,7 0,7 Prof réélle 0m 3m 10m 0m 3m 10m P amb 1,0 1,3 2,0 0,7 1,0 1,7 P amb - P réf 0,0 0,3 1,0-0,3 0,0 0,7 Prof affichée 0m 3m 10m -3m 0m 7m Profondimètre type Mariotte P atm 1,0 1,0 1,0 0,7 0,7 0,7 Prof réélle 0m 7m 14m 0m 7m 14m P amb 1,0 1,7 2,4 0,7 1,4 2,1 P amb / P atm 1,0 1,7 2,4 1,0 2,0 3,0 Prof affichée 0m 7m 14m 0m 10m 20m 37 retard indique la profondeur fictive

38 Les détendeurs

39 Les fonctions d un détendeur Fonction statique : donner de l air à la pression ambiante Pression Fonction dynamique : donner de l air à la demande Débit 20 L/min = débit moyen mais inspiration sur 1/3 et expiration sur 2/3 Débit instantané = 60 L/min (en surface, au calme!!!) 1 L 1 s 2 s 39

40 Principes de base Position au repos des clapets des 1 er et 2 ème étages? 1 er étage 2 ème étage F F O O F O F O Débit continu retardé Débit continu retardé Équilibre Débit continu immédiat 40

41 2 ème étage MP 41

42 Détendeur à piston simple MP PA HP PA x s PA x S PA R PA x S PA MP x ss HP PA MP x s 42

43 Détendeur à piston simple : inspiration MP HP x s PA x S PA R MP x S HP MP x s MP x s 43

44 2 ème étage 44

45 2 ème étage 45

46 Piston non compensé 46

47 47

48 Exemple du détendeur Scubapro MK2 48

49 Détendeur à membrane simple PA MP HP 49

50 Membrane non compensé 50

51 Clapet membrane simple 51

52 La compensation 52

53 La compensation Effet de la HP sur la MP (piston / membrane)? 2 voies pour réduire l effet de la HP : Réduire s (surface du clapet) Compenser Compensation = neutralisation de la HP dans le bilan des forces HP radiale Permet d augmenter le débit! 53

54 Détendeur à piston compensé MP PA HP 54

55 Piston compensé 55

56 56

57 Exemple du détendeur Scubapro MK25 57

58 Détendeur à membrane compensée PA MP HP 58

59 59

60 Exemple du détendeur Scubapro MK18 60

61 1er étage 61

62 Évolution de la MP avec la profondeur Équilibre des forces (détendeur compensé) fermeture MP x S PA x S R ouverture 0m 10m 20m 30m 40m PA 1b 2b 3b 4b 5b MP 10b 11b 12b 13b 14b 62

63 Débit continu immédiat Débit continu différé Incidents courants Interruption brutale du débit Débit insuffisant Fuites d air au 1 er étage Eau dans le 2 ème étage Givrage : rapport de détente, débit Favoriser l échange MP milieu : ailettes, position de la chambre MP Chambre PA remplie de glycol 63

64 Améliorations Surcompensation : Scubapro : MP quand HP (fin de plongée) Aqualung : MP quand Profondeur Compensation du 2 ème étage : Réduit l effort inspiratoire (clapet équilibré) Limite l usure siège-clapet (clapet équilibré) ACD (Aqualung) Fermeture de l entrée HP par un clapet Ouverture du clapet au montage sur la bouteille 64

65 Critères de choix Piston ou membrane? Compensé ou non? DIN ou étrier? 65

66 Références Plongée plaisir niveau 4 A. Foret, P. Torres Gap (2002) Les détendeurs utilisés en plongée sportive : anatomie et physiologie G. Altman J.F. Briard Plonger dans l étude du matériel C Guillemin Le matériel de plongée sportive J. L Averous Tout savoir sur l ordinateur de plongé Ariel Fuchs et Patrice Bourdelet site perso H. Le Bris (IN 66