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Saturation
N4-GP Magali FREY
Dissolution des gaz
Loi de Henry : A température constante et à
saturation, la quantité de gaz dissous dans un
liquide est proportionnelle à la pression partielle
qu’exerce ce gaz sur le liquide
Dissolution des gaz
L’azote est un gaz inerte et se dissout dans notre
organisme jusqu’à un état d’équilibre. On est dans cet état
d’équilibre en surface lorsqu’on y est depuis 24 heures.
On atteint cet état en plongée lorsque tous nos tissus ont
absorbé la quantité maximale de gaz.
En plongée en raison des changements de la pression des
gaz respirés, un déséquilibre s’installe aussi bien à la
descente qu’à la remontée
Ce déséquilibre va faire passer notre organisme par
différents états.
Dissolution des gaz
Nous parlons de pression partielle d’azote
(PPN2) pour traduire une quantité à l’état
gazeux, comme dans les poumons par exemple.
Par contre, pour la quantité d’azote dissous dans
notre corps, nous parlerons de tension d’azote
(TN2).
Ces termes traduisent exactement la même
notion, mais ils évitent des confusions et
facilitent la compréhension des mécanismes.
Saturation
SOUS-SATURATION
Sur-saturation
MODÈLE DE HALDANE
L'hypothèse de Haldane, s'appuie sur la Loi de Henry. Il
proposa un modèle pour déterminer les coefficients de
saturation des différents tissus de l'organisme : Il considère
que l’ensemble des tissus de l’organisme peuvent être
regroupés au sein de 5 « compartiments » théoriques de
tissus au comportement similaire face à la saturation.
L' hypothèse de Haldane est à la base de la plupart des
tables de plongée actuelles et du principe de base des
algorithmes des ordinateurs de plongée actuels.
Nous allons étudier ces éléments de calcul de table :
Le gradient
Le gradient (G)
représente la
différence entre la
tension d’azote finale
(Tf) à l’équilibre et la
tension d’azote
d’origine (T0)
G = Tf – T0
LA PÉRIODE
On appelle Période, le
temps nécessaire à la
dissolution ou à
l’élimination de la moitié
du gradient
Chaque période dissout la
moitié de la quantité de
gaz à dissoudre donc le
gradient
A la 6iéme période, on
estime que l’équilibre est
atteint : on est à
saturation
Notion de compartiments
L’organisme ne se comporte pas de manière homogène vis-
à-vis de la dissolution ou élimination de l’azote ; on le divise
en compartiments de périodes différentes.
Haldane imagine 5 compartiments de périodes différentes:
5, 10, 20, 40 et 75 minutes
Les tables MN90 sont calculées à partir de 12
compartiments : 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100 et
120 min.
Vos ordinateurs peuvent calculer avec un nombre variable
de compartiments.
Notion de compartiments
Exemple : Au bout de 30 minutes de plongée, un
compartiment de période 5 min sera totalement
saturé.
Alors que le compartiment de période 40 min
n’est même pas à la moitié du gradient
Donc dans chaque compartiment chaque tissu se
sature de manière identique
TENSION D’AZOTE
On peut alors calculer la tension d’azote dans ces
compartiments grâce au % de saturation
TN2 = T0 + (G x %S)
pour 1 période % = 0,5
2 périodes % = 0,75
3 périodes % = 0,875
4 périodes % = 0,9375
5 périodes % = 0,96875
6 périodes % = 0,984375
TENSION D’AZOTE
Exemple : Un plongeur s’immerge à 40m. En
considérant le compartiment de période 10min,
calculez la tension d’azote dans ce compartiment
au bout de 30min.
30minutes correspondent à 3 périodes soit un %
azote dissout des 87,5% du gradient.
TN2 = T0 + (G x %S)
TN2 = 0,8 + ((4-0,8) x 0,875)
TN2 = 3,6b
Seuil de sursaturation critique (SC)
Au cours de la remontée, le rapport entre la TN2
de chaque compartiment et la pression absolue
(Pabs) ne doit jamais dépasser un certain seuil
appelé seuil de sursaturation critique (Sc).
Autrement dit, en divisant la TN2 par le Sc, on
obtient la pression absolue minimale à laquelle le
compartiment peut théoriquement remonter sans
risque d’ADD.
Ainsi : Pabs = TN2 /Sc
Seuil de sursaturation critique (SC)
Haldane considérait que la Pabs à laquelle on pouvait remonter
était égale à la TN2/2. En quelque sorte, le Sc était de 2, quel que
soit le compartiment.
L’accumulation des connaissances, l’expérience, des études
complémentaires ont permis d’adapter les Sc en fonction de la
période du compartiment.
Les tables MN90 ont été calculées en fonction des Sc suivants :
Profondeur de palier
Pour pouvoir rejoindre la surface, il faut que pour chaque
compartiment, le rapport TN2 sur Sc soit inférieur ou égal
à 1 (1bar de pression atmosphérique au niveau de la mer).
S’il est supérieur à 1 pour au moins un des compartiments,
cela impose des paliers.
Lorsque plusieurs compartiments ont un rapport supérieur
à 1, c’est le compartiment ayant la valeur la plus élevée qui
impose le palier : on parle de compartiment directeur.
Pas de palier TN2 /Sc inf 1
Profondeur palier Pabs = TN2 / Sc
Exemple
Trouvez la tension d’azote pour les
compartiments C10 et C20 si une palanquée
plonge à 40m pendant 20 min.
Est-ce qu’elle devra respecter des paliers ?
Quel sera le compartiment directeur ?
Exemple
Pour C10 :
TN2 = T0 + G x %S
TN2 = 0,8 + (3,2) x 0,75
TN2 = 3,2b
Pabs = TN2 / Sc
Pabs = 3,2 / 2,38
Pabs = 1,35b
Le palier serait à 3,5 m, il sera
effectué à 6m
Pour C20 :
TN2 = T0 + G x %S
TN2 = 0,8 + (3,2) x 0,5
TN2 = 2,4b
Pabs = TN2 / Sc
Pabs = 2,4 / 2,04
Pabs = 1,18b
Le palier serait à 1,8 m, il sera
effectué à 3m
C’est donc C10 le compartiment directeur.
Moyen mnémotechnique pour le taux de saturation
Le premier rapport pour 1 période est de ½
1 période rapport = ½ % = 0,5
2 périodes rapport = ¾ % = 0,75
3 périodes rapport = 7/8 % = 0,875
4 périodes rapport = 15/16 % = 0,9375
5 périodes rapport = 31/32 % = 0,96875
6 périodes rapport = 63/64 % = 0,984375
Il suffit ensuite chaque fois que l’on rajoute une période de multiplier par 2
le dénominateur et de soustraire 1 au chiffre obtenu pour avoir le
numérateur.
Après la 6é période, on peut estimer que l’équilibre est atteint
EXERCICE
Un plongeur s’immerge pour une plongée à 35 m pendant 40 minutes.
Nous considérerons uniquement les Compartiments :
C10 ( Sc = 2,38 ) ; C20 ( Sc = 2,04 ) et C40 ( Sc = 1,68 )
Quelle est la tension d’azote de chaque compartiment ?
Jusqu’à quelle pression chaque compartiment peut il remonter sans
dépasser le Sc?
Sur la base de ces trois compartiments seuls, le plongeur devra t-il
effectuer un palier ?
Si oui à quelle profondeur ?
Quel est le compartiment Directeur ?
EXERCICE
Ti = 0,8b
Tf = 3,6b
G = 2,8b
TN2C10 = 0,8 + (2,8 x 0,9375) = 3,425b
Pabs = 1,439b 4,4m
TN2C20 = 0,8 + (2,8 x 0,75) = 2,9b
Pabs = 1,422 4,22m
TN2C40 = 0,8 + (2,8 x 0,5) = 2,2b
Pabs = 1,309b 3,1m
Le compartiment directeur est le compartiment 10 minutes.
Conclusion
Cette approche physique (l’instantanéité des échanges au
niveau alvéolaire et tissulaire) occulte les aspects
physiologiques ainsi que les différences entre 2 organismes
qui ne réagissent pas forcément de la même façon à la
dissolution et à l’élimination de l’azote, voire même au sein
du même organisme (état de fatigue, froid, effort…).
Le non-respect de toute procédure de décompression
n’entraînera pas forcément un accident de désaturation et
inversement leur respect ne peut garantir une sécurité
absolue et totale.
MODÈLE NON HALDANIENS
Dit par diffusion, ces modèles tentent de prendre en compte
la manière dont les gaz se diffusent dans l’organisme. La
diffusion n’est pas instantanée dans les différents tissus et
la diffusion n’est pas homogène dans les cellules.
(résistances des parois cellulaires et tissulaires)
M-Values ou Workman, à chaque plage de profondeur son
propre seuil, appelé M-value (US Navy) cad la pression
partielle maximale tolérable de l’azote pour chaque
compartiment et pour chaque profondeur. Contrairement
au SC qui sont fixes.
MODÈLE NON HALDANIENS
Le modèle de Bühlmann, il prend en compte l’air alvéolaire
comme référence de gaz respiré et utilisera les M-Value
2modèles les plus actualisés actuellement ZHL-8C ADT et
ZHL-16C ADT
Les modèles à microbulles : il prend en compte les noyaux
gazeux (bulles microscopiques existantes), qui vont servir
d’amorce à la formation de bulles plus importantes lors de
la décompression et leur évolution (VPM, RGBM)
Dans cette dernière logique, les nouvelles générations
d’ordinateurs proposent différents réglages, au choix du
plongeur (remontée plus lente, paliers plus profonds comme
le suunto, Mares, Cressi…)
MERCI DE VOTRE ATTENTION.
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