Como se classificam os Rebreathers

Foto: Clécio Mayrink

Com a chegada de diferentes tipos de rebreathers ao cenário de mergulho brasileiro é comum que mergulhadores façam perguntas sobre o uso desse tipo de equipamento. Uma das perguntas mais frequentes é porque raios um determinado equipamento se chama O2CCR, aSCR, pSCR, eCCR, ou mCCR. Para ajudar a tirar algumas dúvidas vamos falar um pouco de cada um desses tipos de rebreather.

Para começar, posso dizer que os rebreathers são na verdade, classificados de acordo com o principio de adição de gás que utilizam.

Para que um rebreather funcione, são necessários, simplificando, três componentes básicos: o contra-pulmão, o depurador, e um mecanismo de adição de gás.

O contra-pulmão é necessário para armazenar e circular o gás, o depurador remove o CO2 quimicamente, e o mecanismo de adição de gás garante que um gás seja injetado, de acordo com o planejamento do mergulho e com o principio de funcionamento. É claro que muitos outros componentes são necessários para o funcionamento de um rebreather, entre eles: cilindros e válvulas de alta pressão, reguladores, mangueiras de diversos tipos, válvulas de exaustão, colete equilibrador, etc.

Esquema de um O2CCR
Esquema de um O2CCR

O rebreather com o principio de adição de gás mais simples é o Rebreather de Circuito Fechado de Oxigênio (O2CCR). Este rebreather adiciona oxigênio puro ao circuito respiratório do mergulhador através de um dos três métodos: válvula de demanda, fluxo contínuo, ou adição manual. Um mesmo aparelho pode usar dois ou mesmo três desses métodos.

O funcionamento começa com um mergulhador respirando através do aparelho e exalando pelo nariz, para limpar o circuito respiratório de gases inertes. Lembre-se que este rebreather tem como objetivo usar oxigênio puro, qualquer resíduo de gás inerte no circuito vai deixá-lo menos eficiente. Assim que o mergulhador exalar pelo nariz e começar a inspirar pela boca, o contra-pulmão tende a colabar, e uma válvula de demanda é acionada.

O mergulhador inspira e, depois de limpar o sistema algumas vezes exalando pelo nariz, começa a exalar pela boca, fechando o ciclo respiratório. Se o mergulhador permanecer respirando, e consequentemente metabolizando oxigênio, o volume do contra-pulmão vai lentamente diminuir. Se nada mais for feito, esse volume diminui ao ponto em que uma inspiração do mergulhador vai colabar o contra-pulmão, acionando a válvula de demanda.

Para diminuir a quantidade de vezes que a válvula de demanda é acionada alguns modelos usam um orifício que injeta um fluxo contínuo de oxigênio. Esse fluxo pode ser regulado para injetar uma quantidade de oxigênio suficiente para compensar o consumo metabólico de um mergulhador em repouso ou em baixa atividade, algo em torno de 0.8 lpm. Alternativamente, pode-se adicionar ao sistema uma válvula de adição manual, controlada pelo mergulhador.

É importante notar que este tipo de sistema é considerado de uso militar. Por essa razão, a maioria desses tipos de rebreathers não possui uma válvula de exaustão, para evitar que bolhas indiquem a presença de um mergulhador.

Esquema de um aSCR
Esquema de um aSCR

O próximo principio de adição da nossa lista é o Rebreather de Circuito Semi-Fechado de Adição Ativa (aSCR). Este é na verdade o principio utilizado no rebreather produzido pela empresa alemã Dräger, o Dolphin. Este é um sistema simples que constantemente injeta uma quantidade fixa de gás (normalmente Nitrox) dentro do circuito respiratório do mergulhador. Para cada tipo de mistura gasosa (cada FO2) existe um fluxo de gás recomendado.

Unidade dosadora de um aSCR
Unidade dosadora de um aSCR

O gás injetado vai se misturar ao gás exalado pelo mergulhador, formando uma nova mistura. A quantidade de oxigênio nessa nova mistura vai depender do consumo metabólico (VO2) do mergulhador, além é claro do gás que está sendo injetado.

Se o mergulhador estiver em repouso, com um VO2 baixo, a Fração Inspirada de Oxigênio (FiO2) resultante tende a ser alta. Se o VO2 for alto, nadando contra a correnteza por exemplo, a FiO2 tende a ser baixa. Além do sistema de fluxo continuo esses rebreathers também possuem uma válvula de demanda e uma válvula de exaustão. O rebreather funciona da seguinte forma: o mergulhador começa a respirar no circuito, já com a válvula que injeta o gás fluindo.

Quando o mergulhador inspirar, assumindo que o contra-pulmão reservatório ainda não está cheio, o contra-pulmão vai colabar, acionando a válvula de demanda e, consequentemente, adicionando gás ao circuito.

Se o mergulhador estiver em repouso, com um ciclo respiratório lento, quando terminar de exalar e começar a inspirar a bolsa já estará cheia para a próxima inspiração. Ao final de cada exalação do mergulhador, com o contra-pulmão já cheio, uma pequena quantidade de gás é automaticamente exalada através da válvula de exaustão.

Esquema de um pSCR
Esquema de um pSCR

Continuando a nossa classificação, vamos falar do Rebreather de Circuito Semi-Fechado de Adição Passiva (pSCR). Como já mencionamos, os rebreathers aSCR têm certa flutuação na FiO2 oferecida ao mergulhador. Os sistemas passivos, como o RB80, o Habanero, entre outros, corrigem esta flutuação ao adicionarem gás de acordo com a respiração do mergulhador. Isto é, este sistema só adiciona gás do cilindro se o mergulhador respirar. O sistema ativo injeta gás constantemente e na mesma proporção, não interessa se o mergulhador está em repouso ou fazendo muito esforço.

O passivo só injeta gás quando o mergulhador respirar, e quanto mais ele respirar mais ele injeta, isto é, uma adição ajustada ao RMV do mergulhador. Como ele faz isso? Este tipo de rebreather tem um sistema de contra-pulmões diferente: um dentro do outro. O contra-pulmão periférico (o maior) tem instalado um contra-pulmão interno (menor). Esses dois contra-pulmões funcionam como uma sanfona: quando o mergulhador exala, eles se expandem; quando o mergulhador inala, eles se contraem. Estes movimentos são simétricos entre os dois contra-pulmões.

O gás se movimenta dentro do sistema da seguinte forma: o mergulhador exala através do tubo central de exalação para dentro dos contra-pulmões, com um detalhe, o gás passa para o contra-pulmão interno através de uma válvula unidirecional. Quando o mergulhador inalar, os dois contra-pulmões se contraem.

O contra-pulmão periférico deixa o gás fluir em direção ao depurador, enquanto o contra-pulmão interno faz com que o gás seja expelido para o meio ambiente, através de outra válvula unidirecional. Como uma parte do gás exalado pelo mergulhador foi expelido para o meio-ambiente, ele precisa ser reposto de alguma forma. Assim que os contra-pulmões colabarem, uma válvula de adição é acionada e gás novo vindo do cilindro é adicionado ao circuito respiratório. Na verdade a cada ciclo respiratório uma porção de gás é exalada e outra é adicionada.

Esquema de um mCCR
Esquema de um mCCR

Os Rebreathers de Circuito Fechado (CCR) são os mais eficientes em termos de consumo. Os CCR são divididos em duas categorias: os mCCR (de controle manual) e os eCCR (de controle eletrônico). Estes dois tipos de rebreather têm uma adição de gás ajustada ao consumo metabólico do mergulhador. Os mCCR adicionam oxigênio puro ao circuito respiratório do mergulhador através de uma válvula que injeta uma quantidade pré determinada de oxigênio.

Orifício de um mCCR
Orifício de um mCCR

O objetivo dessa válvula é injetar uma quantidade de oxigênio equivalente ao consumo metabólico de um mergulhador em baixa atividade, cerca de 0.8 lpm. Na verdade cada mergulhador ajusta este valor de acordo com o seu metabolismo e necessidade. Sempre que o consumo metabólico real for superior à quantidade de oxigênio adicionada automaticamente, o mergulhador precisa injetar oxigênio manualmente.

Ele controla essa necessidade através da Pressão Parcial de Oxigênio (PPO2) no circuito respiratório. Vamos ao circuito: com um fluxo contínuo de oxigênio já fluindo através da válvula, a FO2 e consequentemente a PPO2 estão aumentando dentro do circuito respiratório.

Enquanto o mergulhador respira normalmente, e metaboliza oxigênio, o sistema adiciona oxigênio automaticamente, de acordo com o ajuste feito pelo mergulhador. O sistema tem pelo menos três sensores de oxigênio e um display digital para que o mergulhador controle a PPO2 do gás no circuito respiratório. Se o consumo metabólico aumentar, a PPO2 do gás no circuito respiratório diminui.

O mergulhador atento vai adicionar oxigênio através de uma válvula de adição manual, fazendo a PPO2 subir novamente. Este ciclo se repete durante o mergulho. Além da adição de oxigênio, esse sistema tem a adição do diluente. O diluente é um gás (Ar, Nitrox, Trimix, Heliox) que vai ser utilizado quando o mergulhador descer na coluna de água para manter o volume do circuito estável, e para baixar a PPO2 do gás no circuito respiratório se necessário.

O diluente pode ser adicionado através de uma válvula de demanda ou manualmente.

Esquema de um eCCR
Esquema de um eCCR

Os sistemas eCCR são semelhantes aos mCCR. A diferença está na forma de injetar oxigênio ao circuito respiratório. Os eCCR usam uma válvula eletromagnética, o solenóide, para adicionar oxigênio puro. Também usando pelo menos três sensores de oxigênio, um computador lê a PPO2 do gás no circuito e sempre que a PPO2 baixar de certo ponto, conforme programação do mergulhador, o computador envia um sinal ao solenóide para que injete um pouco de oxigênio. Se o consumo metabólico do mergulhador aumentar, o solenóide injeta mais vezes, automaticamente.

Solenóide de um eCCR
Solenóide de um eCCR

Este tipo de rebreather também costuma ser chamado de Rebreather de PPO2 Constante. Os eCCR também têm displays digitais de PPO2, normalmente integrados ao computador que controla o solenóide. Além disso, os computadores também têm as funções de controlar a absorção de gases inertes, tempo, profundidade, etc. Assim como os mCCR, os eCCR também têm uma válvula de adição de oxigênio manual, válvulas de adição de diluente e válvula de exaustão.

O funcionamento dos rebreathers tem uma série de particularidades que não foram descritas acima por não serem pertinentes a um rápido artigo. O objetivo do artigo é na verdade de despertar o interesse e a curiosidade do leitor para que vá buscar mais informações sobre o sistema, ou sistemas, de que mais se interessou.

László Mocsári

Médico Anestesiologista e Intensivista, com formação em Medicina Hiperbárica.

É instrutor de mergulho PADI e SSI, mergulhador de rebreathers e sócio da operadora Bahia Scuba em Salvador-BA.