Pression et Autonomie en Plongée formation N2 Novembre 2015 Yves Cazé
quelques questions Pourquoi la consommation augmente-t-elle avec la profondeur? Pourquoi doit-on équilibrer les oreilles surtout lors des premiers mètres? 2 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Objectifs du cours Comprendre l effet de la pression sur les gaz Savoir estimer son autonomie selon la profondeur cours théorique N2 Flottabilité Archimède et Audition
ordre du jour introduction partie 1 partie 2 partie 3 conclusion Rappels sur la notion de pression Effets de la pression sur les gaz Impacts sur l autonomie en plongée 4 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
partie 1 : profondeur et pression 5 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Rappels : la pression atmosphérique exprimée en bars, en Pascal (Pa), ou en millimètres de mercure (mmhg) 1 000 hpa = 1 bar = 760 mmhg (environ) 6 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision baromètre
Variations de pression atmosphérique En montagne, la pression atmosphérique baisse de 0,1 bar tous les 1000m à 2000m, la pression atmosphérique n est que de 0,8 bar environ impact sur la plongée en altitude : cf. cours N3 En avion, les cabines sont pressurisées à 0,76 bar environ (équivalent 2400m) risque d accident de décompression cf. cours sur les ADD 7 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Ordinateurs de plongée et altitude Chamagnieu : 220m Lac du Bourget : 232m Lac d Annecy : 447m 8 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision Lac d Aiguebelette : 390m Lac de Paladru : 492m Lac Léman : 372m Tignes : 2100m
Rappels : notion de pression hydrostatique 10m -- P hydrostatique = 1 bar 20m -- P hydrostatique = 2 bars 30m -- P hydrostatique = 3 bars 40m -- P hydrostatique = 4 bars Pression hydrostatique = pression due à la colonne d eau Tous les 10m, la pression hydrostatique augmente de 1 bar 9 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Rappels : pression absolue, atmosphérique, hydrostatique Pabsolue = Patmo + Phydrostatique 10 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercices Quelle est la pression absolue subie à 34m? Réponse : pression absolue à 34m = 1bar de pression atm + 3,4 bars de pression hydrostatique = 4,4 bars 11 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercices A quelle profondeur, la pression absolue est de 1,3 bar? Réponse : pression hydrostatique = 1,3 1 = 0,3 profondeur = 10 * Phydro = 3m 12 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercice Profondeur Pression Atmosphérique Pression Hydrostatique Pression absolue surface 20m 3 bars 2 bars 42m 2,6 bars 4,3 bars 13 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
partie 2 : Effets de la pression sur les gaz 14 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Les gaz sont compressibles et élastiques Principe de la pompe à vélo : le volume diminue et la pression augmente On peut comprimer un gaz (par ex. 200bars dans le bloc) C est réversible : on peut le détendre : pour faire baisser la pression principe du «détendeur» on parle d élasticité des gaz NB : Au contraire des gaz, les liquides et solides sont très peu compressibles http://www.youtube.com/watch?v=hphy6mzcv5u 15 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
et si on plongeait un ballon dans l eau.. volume en surface : 4L 5m -- volume à 10m : 2L 10m -- 16 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Mariotte ce que nous dit Mariotte : Pression * Volume = constante et donc : P1 * V1 = P2 * V2 17 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Quelques calculs autour de P1.V1=P2.V2 (Mariotte) Pour notre ballon, en surface : P * V = 1 * 4 = 4 Pour trouver le volume du ballon à une profondeur donnée : V = (Psurface * Vsurface) / Pabsolue = 4 / Pabsolue Profondeur Pression Hydrostatique 18 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision Pression absolue surface 0 bar 1 bar 4 Litres 10m 1 bar 2 bars 2 Litres Volume du ballon 20m 2 bars 3 bars 1,33 Litre 30m 3 bars 4 bars 1 Litre 40m 4 bars 5 bars 0,8 Litre 50m 5 bars 6 bars 0,67 Litre 60m 6 bars 7 bars 0,57 Litre + 100% + 50% + 33% + 25% + 19% + 18%
Mariotte, perturbateur d équilibre A la descente : avec l augmentation de pression, le volume de la combinaison diminue (micro bulles d air dans le néoprène) la poussée d Archimède diminue il faut gonfler la stab A la remontée : l air que l on a injecté dans la stab prend de plus en plus de volume (Mariotte) cela augmente la poussée d Archimède il faut vider régulièrement la stab Au palier, les variations de volumes sont très importantes poumon ballast très efficace attention au surlestage imposant de gonfler la stab au palier dur à gérer 19 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Mariotte source d accident (cf. cours sur les barotraumatismes) Tous les volumes gazeux «subissent» Mariotte air dans le masque air dans l oreille moyenne (derrière le tympan) air dans les sinus air dans les poumons A la descente : le volume du masque diminue placage de masque le volume dans l oreille moyenne diminue besoin d équilibrer A la remontée : l air dans les sinus prend du volume et a du mal à s évacuer en cas de rhume le volume d air dans les poumons augmente dangereusement si l on bloque sa respiration risque de surpression pulmonaire 20 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercices Dans une piscine, à 2m de fond, un plongeur remplit ses poumons de 5L d air et remonte à la surface en bloquant sa respiration. Que va-t-il se passer? Réponse : pression absolue à 2m = 1 + 0,2 = 1,2 bar P2m * V2m = Psurf * Vsurf Vsurf = 1,2 * 5 = 6 L Risque de provoquer des lésions pulmonaires 21 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
partie 3 : Impacts sur l autonomie en plongée 22 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Rappel : Pression délivrée par le détendeur Le détendeur permet de fournir de l air à la pression absolue plus la profondeur augmente, plus la pression respirée est importante Par exemple : à la surface : on respire de l air à 1bar à 20m : le détendeur fournit de l air à 3 bars à 40m : le détendeur fournit de l air à 5 bars Plus la profondeur est grande, plus la densité de l air respiré est grande augmente le risque d essoufflement 23 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Autonomie en surface On utilise une bouteille contenant de l air comprimé par exemple : air comprimé à 200 bar dans un volume de 12 L Quantité d air disponible en surface? Pression en surface = 1bar Psurf * Vsurf = Pbloc * Vbloc 1* Vsurf = 200 * 12 = 2400 litres en surface on dispose de 2400 litres d air Quelle autonomie en surface? on suppose une consommation moyenne de 20L/min l autonomie est donc de 2400/20=120 min = 2 heures 24 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Autonomie à 40m On utilise une bouteille contenant de l air comprimé par exemple : air comprimé à 200 bar dans un volume de 12 L Quantité d air disponible à 40m? Pression absolue à 40m = 5 bars P40m * V40m = Pbloc * Vbloc 5 * Vsurf = 200 * 12 = 2400 en surface on dispose de 480 litres d air (2400 / 5) Quelle autonomie à 40m? on suppose une consommation moyenne de 20L/min l autonomie est donc de 480/20 = 24 min Quelle autonomie à 40m si l on veut garder une réserve de 50 bar? air disponible : (200-50)*12/5=360litres on suppose une consommation moyenne de 20L/min l autonomie est donc de 360/20 = 18 min! 25 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercices Calculer l autonomie dont on dispose à 20m avec un bloc 15l gonflé à 250 bars, en gardant une réserve de 50 bars. (avec une consommation de 20L/min) Réponse : quantité d air en surface : 15 * (250-50) = 3000 Litres Pression abolue à 20m : 1 + 2 = 3 bars Volume disponible à 20m : 3 * V = 3000 V = 1000 Litres Autonomie = 1000 / 20 = 50min 26 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Exercices Au cours d une plongée à 30m vous souhaitez remonter à l aide d un parachute de relevage de 100L un bloc de béton de 120kg pour un volume de 40 L. Le parachute sera-t-il assez grand? Combien de bars seront consommés sur la bouteille de 12L? Réponse : poids apparent béton = 120 40 = 80kg Il faut une poussée de 80kg donc 80L d air dans le parachute il est assez grand Pression absolue = 4 bars P1.V1 = P2.V2 4 * 80 = P * 12 P = 4*80/12 = 26 bars 27 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Conclusion 28 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
Pour plonger en autonomie en toute sécurité 1 2 A l approche de la surface, les variations de volumes dans la stab et les poumons sont très importantes --> WARNING Quand on planifie une plongée, ne pas oublier de faire un calcul d autonomie 29 cours théorique N2 Pression Mariotte Vision
merci Prochain cours : Flottabilité et Gaz en Plongée