Tamanhos de cilindros de mergulho | Tudo o que você precisa saber antes de comprar

A escolha de um cilindro de mergulho exige atenção ao material e à capacidade.

O cilindro de alumínio AL80 mais comum (11,1 litros, 3000 psi) é adequado para iniciantes, oferecendo excelente custo-benefício, mas apresentando um aumento significativo da flutuabilidade quando o ar está baixo;

O cilindro de aço S100 (13,2 litros, 3442 psi) tem menor volume, fornece gás por mais tempo e apresenta flutuabilidade estável, sendo a principal escolha de mergulhadores avançados.

Ao comprar, certifique-se de confirmar a certificação DOT e o carimbo do teste hidrostático para garantir a segurança.

Tempo no fundo

O tempo no fundo é determinado conjuntamente pela capacidade de ar utilizável do cilindro (Free Air Capacity) e pela taxa de consumo de ar do mergulhador na superfície (RMV/SAC Rate).

Tomando como exemplo um cilindro de 80 pés³ (AL80), a uma pressão de trabalho de 3000 PSI, descontando uma reserva de 500 PSI, o volume de ar utilizável é de aproximadamente 66 pés³.

Se o RMV de um mergulhador for de 0,5 pés³/min, a uma profundidade de 66 pés (3 ATA), o tempo teórico no fundo será de 44 minutos.

O uso de um cilindro de aço de 100 pés³ (HP100) nas mesmas condições pode estender esse tempo para 55 minutos.

Impacto das especificações

O cilindro de alumínio 80 (AL80) é a especificação mais comum em centros de mergulho no mundo todo.

Sua capacidade nominal é de 80 pés cúbicos, mas, a uma pressão de trabalho nominal de 3000 PSI (207 Bar), seu volume interno real comporta apenas cerca de 77,4 pés cúbicos de ar comprimido.

Para um mergulhador de porte médio, com uma taxa de consumo na superfície (RMV) de 0,65 pés³/min, a uma profundidade de 60 pés (2,8 ATA), este cilindro fornece teoricamente um tempo total de suprimento de aproximadamente 42 minutos.

Seguindo rigorosamente o princípio de uma reserva de segurança de 500 PSI (cerca de 13 pés cúbicos), o tempo real disponível no fundo para exploração será reduzido para aproximadamente 35 minutos.

Em contrapartida, o cilindro de aço de alta pressão HP100 fornece 100 pés cúbicos de ar a 3442 PSI (237 Bar) quando cheio. Na mesma profundidade e com a mesma taxa de consumo, o tempo utilizável aumenta para 46 minutos, um aumento de aproximadamente 31,4% em relação ao AL80.

As especificações físicas dos diferentes materiais dos cilindros influenciam o trabalho do mergulhador debaixo d'água. Um AL80 tem flutuabilidade de aproximadamente -1,5 lb em água do mar quando está cheio; à medida que o ar é consumido, sua flutuabilidade muda para +4,4 lb a 500 PSI. Para compensar essa flutuabilidade positiva, o mergulhador precisa usar pesos extras de chumbo. O peso adicional aumenta a área transversal do corpo e a resistência da água; o mergulhador consome mais oxigênio para vencer esse arrasto durante o movimento, acelerando indiretamente o consumo de ar no cilindro.

Modelo do cilindro	Pressão nominal (PSI)	Volume total de ar (pés³)	Tempo total a 60 pés de profundidade (min)	Tempo utilizável após a reserva de 500 PSI (min)
AL80	3000	77.4	42.5	35.3
LP85	2400	85.0	46.7	37.1
HP100	3442	100.0	54.9	46.9
HP117	3442	117.0	64.3	56.3
HP130	3442	130.0	71.4	63.4

Observação:

Os cálculos acima são baseados em uma taxa média de consumo de 0,65 ft³/min; o LP85 inclui o cálculo do enchimento adicional de 10%.

Cilindros de aço de baixa pressão (série LP) geralmente são classificados a 2400 PSI, mas em regiões como a América do Norte, cilindros de aço aprovados no teste hidrostático podem receber uma marcação "+", permitindo um enchimento 10% acima da pressão nominal, até 2640 PSI.

Um cilindro de aço LP85 fornece 93,5 pés cúbicos de ar a 2640 PSI.

Como o volume interno (volume de água) de um cilindro LP é muito maior que o de um AL80, mesmo que o compressor do posto de enchimento não consiga atingir a alta pressão de 3000 PSI, o cilindro LP ainda fornece mais gás utilizável a 2400 PSI do que o AL80.

Em um ambiente de água fria a 50 graus Fahrenheit (10 graus Celsius), de acordo com a Lei de Charles, a pressão do gás diminui com a temperatura. Um cilindro AL80 cheio a 3000 PSI na superfície terá sua pressão reduzida rapidamente para cerca de 2700 PSI ao entrar na água fria, fazendo com que o mergulhador perca aproximadamente 10% do tempo de permanência planejado no momento em que entra na água. Cilindros de aço, devido à sua condutividade térmica e maior relação volume-pressão, proporcionam maior redundância de gás ao lidar com essas quedas de pressão causadas por diferenças de temperatura ambiental.

As especificações de diâmetro e comprimento do cilindro afetam a eficiência do consumo de gás ao influenciar o trim do mergulhador debaixo d'água.

Quando um mergulhador com mais de 1,8 metro de altura usa um cilindro HP80 mais curto, o centro de gravidade se desloca em direção à parte superior do corpo, fazendo as pernas afundarem e aumentando a resistência ao avanço;

Usar cilindros de aço HP120 ou LP105 mais longos ajuda a alongar a distribuição do centro de gravidade, proporcionando um trim horizontal mais estável.

Uma redução no arrasto leva a uma frequência cardíaca mais baixa e à consequente diminuição no número de respirações por minuto;

uma permanência original de 40 minutos poderia ser estendida em 3 a 5 minutos devido à melhora da postura.

Essa otimização biomecânica proporcionada pela geometria do equipamento é um benefício oculto que não pode ser percebido simplesmente observando os números de volume.

Profundidade (pés)	Tempo utilizável do AL80 (min)	Tempo utilizável do HP100 (min)	Tempo utilizável do HP130 (min)	Aumento percentual (vs. AL80)
33 (2 ATA)	59.5	79.2	107.0	33% / 80%
66 (3 ATA)	39.7	52.8	71.3	33% / 80%
99 (4 ATA)	29.8	39.6	53.5	33% / 80%

Supondo um RMV do mergulhador de 0,65 ft³/min, descontando uma reserva de 500 PSI.

Ao realizar mergulhos profundos além de 80 pés (2,4 ATA), a escolha das especificações do cilindro frequentemente precisa ser combinada com Nitrox.

Como o nitrogênio presente no ar limita o Limite de Não Descompressão (NDL), mergulhadores que usam um AL80 frequentemente consomem a maior parte do ar antes de atingir o NDL.

No entanto, ao usar EAN32 Nitrox, o NDL é significativamente ampliado;

neste ponto, a capacidade de ar do AL80 torna-se o fator limitante, impedindo que o mergulhador aproveite plenamente os benefícios de tempo do Nitrox.

Mudar para cilindros HP100 ou HP120 permite que a reserva de suprimento de gás acompanhe a janela estendida de NDL, possibilitando longas permanências a profundidades de 80-100 pés.

Os algoritmos dos computadores de mergulho monitoram em tempo real a taxa de queda de pressão ao calcular o tempo de ar restante (ATR). Para um mergulhador que usa um HP100 com capacidade de água de 13,3 litros, a queda de pressão por respiração (PSI/min) é menor do que para um mergulhador que usa um AL80 de 11,1 litros. Uma taxa mais lenta de queda de pressão reduz o estresse psicológico do mergulhador, mantendo um ritmo respiratório mais constante. Estudos fisiológicos mostram que a ansiedade e as oscilações psicológicas causadas por verificar frequentemente o manômetro podem aumentar o SAC em 15%; portanto, cilindros de maior capacidade não apenas fornecem mais ar fisicamente, mas também prolongam o tempo real de fundo por meio do feedback psicológico.

Em ambientes de mergulho à deriva de alta intensidade, o RMV de um mergulhador pode subir de um nível normal de 0,5 para 1,2 ft³/min.

Em casos tão extremos, um AL80 pode oferecer menos de 20 minutos de tempo utilizável a uma profundidade de 60 pés.

Como o ponto de saída em um mergulho à deriva geralmente é limitado pela rota de recuperação do barco, consumir ar rápido demais força o mergulhador a subir mais cedo e passar longos períodos flutuando e esperando.

Escolher cilindros com especificação HP130 neste ambiente proporciona uma margem de erro duas vezes maior;

mesmo que o consumo aumente ao enfrentar correntes fortes, isso garante que todo o plano de mergulho possa ser concluído com bastante gás restante durante as paradas de segurança para emergências.

Taxa de consumo

A taxa de consumo de ar na superfície (SAC) representa o volume de ar que um mergulhador consome por minuto enquanto respira na superfície, geralmente medido em pés cúbicos por minuto (ft³/min) ou litros por minuto (L/min).

A taxa de consumo de superfície de um homem adulto em repouso é normalmente entre 0,4 e 0,6 ft³/min, mas, na prática, esse valor muda drasticamente de acordo com a intensidade da atividade subaquática.

Por exemplo, em um deslocamento horizontal constante, um mergulhador experiente pode manter um nível baixo de 0,5 ft³/min, mas, ao enfrentar uma corrente de 0,5 nó, a taxa de consumo pode subir rapidamente para 1,0 ft³/min ou mais, fazendo com que um cilindro inicialmente estimado para 50 minutos se esgote em 25 minutos.

A perda de calor biológico é um gatilho físico para o aumento do consumo de ar. A água conduz calor cerca de 25 vezes mais rápido que o ar; em água a 75°F (aproximadamente 24°C), o corpo humano ainda perde calor muito mais rapidamente do que no ar à mesma temperatura. Para manter a temperatura corporal em 98,6°F, o corpo precisa gerar calor acelerando o metabolismo. Essa atividade metabólica intensificada se manifesta como um aumento passivo da frequência respiratória; mesmo que o mergulhador não sinta frio, o sistema nervoso autônomo consome mais oxigênio para produzir calor. Em água fria a 50°F, a taxa de consumo de um mergulhador é normalmente 15% a 30% maior do que em águas tropicais a 80°F.

• Diferenças no Tamanho Corporal e no Metabolismo Fisiológico: Mergulhadores com maior capacidade pulmonar ou pessoas que pesam mais de 200 lb consomem naturalmente mais ar para o metabolismo basal do que uma pessoa de 120 lb, devido ao fluxo mínimo de oxigênio necessário para manter uma massa muscular maior.
• Espaço Morto Respiratório e Resistência do Regulador: O trabalho respiratório (WOB) de um regulador aumenta com a profundidade. O WOB de um regulador de alta qualidade normalmente fica abaixo de 0,9 joule/litro, enquanto modelos mal conservados ou de baixo custo podem atingir 1,5 joule/litro a uma profundidade de 100 pés.
• Efeito do Acúmulo de CO2: A respiração superficial e rápida leva à eliminação incompleta do dióxido de carbono dos pulmões. O centro respiratório do cérebro é extremamente sensível à concentração de CO2; níveis elevados de CO2 forçam um reflexo respiratório, tornando impossível para o mergulhador controlar um ritmo respiratório acelerado.
• Flutuabilidade Neutra e Trabalho Ineficiente: O uso frequente das válvulas de inflar/desinflar do colete equilibrador consome de 3% a 8% do ar de reserva do cilindro. Além disso, estar com peso excessivo - fazendo o corpo se inclinar em um ângulo de 45 graus - aumenta a resistência à natação em mais de 200%, elevando assim a frequência cardíaca e o consumo de gás.

Na superfície (1 ATA), uma respiração de 0,5 litro consome um volume de ar à pressão atmosférica padrão;

A uma profundidade de 99 pés (4 ATA), a mesma respiração de 0,5 litro consome quatro vezes a quantidade de moléculas de gás que na superfície.

Portanto, se a taxa de consumo de superfície (SAC) de um mergulhador for de 0,5 ft³/min, seu volume respiratório minuto (RMV) real a uma profundidade de 99 pés será de 2,0 ft³/min.

A secreção de cortisol causada pelo estresse psicológico pode provocar hiperventilação fisiológica. Ao enfrentar visibilidade turva (inferior a 10 pés) ou correntes fortes de frente, o corpo humano entra no modo de "luta ou fuga"; essa mudança no estado mental normalmente faz a taxa de consumo dobrar em pouco tempo. Esse aumento do consumo causado por oscilações emocionais é difícil de calcular previamente com fórmulas físicas e geralmente exige que os mergulhadores incluam uma redundância de segurança de ar de 1,5 a 2 vezes em seus planos de mergulho para lidar com essas emergências.

• Escolha do Equipamento de Proteção Térmica: As roupas de neoprene perdem eficiência térmica à medida que a profundidade aumenta, pois são comprimidas pela pressão ambiente. Embora as roupas secas ofereçam isolamento estável, os mergulhadores precisam injetar gás adicional para evitar o esmagamento, o que faz parte do consumo total ao longo de vários ajustes de profundidade.
• Otimização da Trimagem Subaquática: Uma postura perfeitamente horizontal minimiza a área frontal. Pesquisas mostram que, ao manter uma velocidade de 0,8 nós, um mergulhador com trimagem inadequada consome cerca de 40% mais oxigênio do que um mergulhador em trimagem perfeitamente horizontal.
• Eficiência de navegação e padrões de busca: movimentar-se sem propósito gera muito esforço desperdiçado. O planejamento eficiente da rota de mergulho reduz o número de curvas no fundo, diminuindo assim a fadiga muscular e a respiração acelerada causadas pelo cansaço.

Em regiões de água fria, como o sul da Califórnia ou o Atlântico Norte, os mergulhadores podem observar uma queda de pressão de 300 a 500 PSI nos primeiros 5 minutos após entrar na água.

Isso não é um vazamento, mas sim a queda da pressão interna de acordo com a Lei de Charles, pois a temperatura da água é significativamente mais baixa do que quando o cilindro foi cheio.

Essa perda física de pressão é frequentemente confundida pelos mergulhadores com uma alta taxa de consumo, mas, na verdade, reduz o tempo de fundo disponível.

Ao calcular a taxa SAC, se essa queda de pressão induzida pela temperatura não for descontada, os dados resultantes ficarão cerca de 10% acima do consumo fisiológico real.

Embora o Nitrox seja usado principalmente para prolongar o NDL, seu impacto nas taxas de consumo é psicológico. Como o Nitrox reduz a possibilidade de narcose por nitrogênio, os mergulhadores conseguem manter o pensamento mais claro e um ritmo respiratório mais constante a 100 pés de profundidade. Essa estabilidade fisiológica proporcionada pela redução da narcose por nitrogênio ajuda a manter um valor SAC mais baixo e evita a respiração desordenada causada pelo efeito do álcool em grandes profundidades.

Para mergulhadores técnicos ou exploradores de naufrágios de longa duração, dados precisos de consumo podem ser calculados retrospectivamente registrando a profundidade, a duração, a pressão restante e o coeficiente de volume do cilindro.

Após mais de 50 mergulhos registrados, a variação da taxa SAC de um mergulhador experiente normalmente se reduz a 0,05 pé³/min.

Flutuabilidade

A flutuabilidade do cilindro é determinada pela diferença entre seu volume deslocado e seu próprio peso.

Tomando como exemplo o cilindro de alumínio Luxfer AL80, amplamente utilizado, com diâmetro externo de 7,25 polegadas e volume de 11,1 litros, ele apresenta -1,6 lb de flutuabilidade negativa na água do mar quando cheio (3000 psi).

Quando a pressão cai para 500 psi, ele passa a ter +4,4 lb de flutuabilidade positiva, criando uma variação de flutuabilidade de 6 lb.

Em contraste, o cilindro de aço Faber HP100 permanece com flutuabilidade negativa durante todo o uso: -8,4 lb quando cheio e ainda -0,8 lb quando vazio (500 psi).

A escolha do material do cilindro altera a distribuição do peso do mergulhador em 5-8 lb e sua configuração de trimagem subaquática.

Peso do ar

Sob a gravidade padrão da Terra, cada pé cúbico de ar seco pesa aproximadamente 0,0807 lb.

Considerando o cilindro de liga de alumínio Luxfer AL80, comum no mercado norte-americano de mergulho, embora seja identificado como 80, seu volume interno real, a uma pressão de trabalho de 3000 psi (aproximadamente 207 bar), comporta 77,4 pés cúbicos de gás.

Cálculos mostram que a massa total de ar em um cilindro cheio chega a 5,8 lb (aproximadamente 2,63 kg).

À medida que o mergulho avança, o regulador descarrega continuamente esse gás portador de massa na água ao redor em forma de bolhas, e o peso total do cilindro diminui proporcionalmente.

Quando a leitura do manômetro cai para o valor da pressão de reserva de 500 psi (cerca de 35 bar), o peso do ar residual é de apenas cerca de 1 lb, o que remove fisicamente cerca de 4.8 lb da sensação inicial de peso negativo do mergulhador.

Referência de parâmetro físico: em um ambiente padrão de 20°C, a densidade do gás aumenta com a pressão. Dentro de um cilindro de aço de alta pressão (HP) de 3442 psi, o espaçamento entre as moléculas de ar diminui devido às forças de van der Waals, permitindo que um cilindro conforme a especificação HP100 contenha 100 pés cúbicos de ar. O peso do ar desse cilindro quando cheio é de 8 lb (cerca de 3.63 kg). Ao fim do mergulho, devido à perda de 6 a 7 lb de massa de gás, o estado de tensão do cilindro submerso sofre uma alteração física.

A seguir, uma comparação dos parâmetros de flutuabilidade em água do mar para vários modelos comuns de cilindros nos mercados norte-americano e europeu:

Modelo do cilindro	Material	Pressão de trabalho (psi)	Flutuabilidade cheia (lb)	Flutuabilidade a 500 psi (lb)	Faixa de flutuabilidade (lb)
AL80	Alumínio	3000	-1.6	+4.4	6.0
HP100	Aço	3442	-8.4	-0.8	7.6
LP85	Aço	2400	-3.8	+2.6	6.4
AL100	Alumínio	3000	-0.7	+6.8	7.5

Observação:

Valores negativos representam afundamento (flutuabilidade negativa); valores positivos representam flutuação (flutuabilidade positiva).

Mergulhadores nas águas do Caribe ou da Flórida precisam calcular previamente o peso de chumbo para compensar essa massa desaparecida.

Se o mergulhador ajustar o lastro apenas com base em um cilindro cheio, de modo que consiga apenas submergir na superfície, sua gravidade total diminuirá cerca de 6 lb quando o mergulho terminar e o ar se esgotar.

A uma profundidade de parada de segurança de 15 pés (cerca de 4.5 metros), a pressão ambiente é de 1.45 atmosferas.

Nesse momento, as roupas de exposição, como uma roupa de neoprene de 5 mm, expandem em volume porque a profundidade é menor, fazendo a flutuabilidade positiva atingir o pico.

Se o cilindro ficar mais leve devido ao desaparecimento do ar, o mergulhador sentirá uma tração contínua para cima.

Para permanecer nessa profundidade sem subir involuntariamente, o mergulhador precisa adicionar ao cinto ou aos bolsos de lastro pesos de chumbo equivalentes ao peso do ar antes de iniciar o mergulho.

Estado físico do gás: o ar não é um gás ideal. Em ambientes de alta pressão, o fator de compressibilidade (fator Z) do ar sofre desvios. A 3000 psi, o fator Z é de aproximadamente 1.05. Cálculos físicos mostram que, à medida que a profundidade aumenta, cada respiração exalada contém mais moléculas, portanto a massa de ar perdida por unidade de tempo aumenta. Um mergulhador com uma taxa de consumo (taxa SAC) de 0.75 pés cúbicos/min sob carga elevada liberará cerca de 0.18 lb de massa de ar do cilindro por minuto em água do mar a 66 pés de profundidade.

Para mergulhadores que usam cilindros de aço de capacidade ultragrande, como o Faber HP130, que contém quase 10.4 lb (cerca de 4.7 kg) de massa de ar quando cheio a 3442 psi:

Durante todo o mergulho, à medida que o ponteiro do manômetro cai de 3500 psi para 500 psi, o peso total do sistema do mergulhador diminui cerca de 9 lb.

A estrutura física de um cilindro de aço concentra a maior parte do seu peso na parte inferior, mas o ar interno é distribuído uniformemente.

Quando o ar desaparece, o equilíbrio entre as partes superior e inferior do cilindro muda.

Para mergulhadores que usam dispositivos de ajuste de flutuabilidade montados nas costas (BCD backmount), essa mudança empurrará o corpo para um torque de inclinação para a frente durante o nado horizontal, afetando a estabilidade do trim.

Comparação do ambiente de mergulho: em águas de alta salinidade, como as do Mar Vermelho ou do Atlântico, as moléculas de água têm densidade maior que as da água doce (água do mar 64 lb/pé³ contra água doce 62,4 lb/pé³). Embora a massa física do ar que desaparece permaneça consistente em diferentes águas, a densidade do ambiente determina a base de peso inicial que o mergulhador precisa carregar. Na água do mar, como a flutuabilidade de deslocamento no cilindro é maior, a tendência para cima causada pela perda do peso do ar é percebida de forma mais acentuada.

Para suportar uma pressão de 3000 psi, a espessura da parede de um cilindro de liga de alumínio excede em muito a de um cilindro de aço, o que faz com que a densidade total de um tanque de alumínio se aproxime da densidade da água do mar quando o ar é esvaziado.

Quando as 5,8 lb de ar de um cilindro AL80 são consumidas, a característica física do cilindro muda de uma leve tendência a afundar para a geração de cerca de 4 lb de sustentação para cima.

Essa mudança exige que o mergulhador ainda tenha peso suficiente para superar a flutuabilidade do cilindro depois de esvaziar o bladder do BCD.

Em contraste, os cilindros de aço de 232 bar comuns na Europa mantêm flutuabilidade negativa mesmo quando estão completamente vazios, pois a gravidade do próprio material é maior que a flutuabilidade produzida pelo volume deslocado.

Conversão de parâmetros técnicos: 1 kg de ar equivale aproximadamente a 2,2 lb. Quando um cilindro de aço de 12 litros é abastecido a 200 bar, a massa de ar é de 2,88 kg. Se a pressão residual no final do mergulho for de 50 bar, a massa de ar consumida será de 2,16 kg. Na física do mergulho, esse valor é definido como incremento de flutuabilidade dinâmica. O mergulhador deve colocar de 2 a 3 kg de lastro no sistema de pesos para compensar essa variável, garantindo o controle da profundidade durante todo o mergulho.

Ao realizar mergulho com vários cilindros ou mergulho sidemount, o centro de gravidade dos cilindros montados em cada lado do corpo se desloca para fora ou para cima à medida que o gás é consumido.

Se forem usados cilindros de alumínio, a parte inferior do cilindro girará para cima no final do mergulho.

Nesse ponto, os mergulhadores costumam deslocar a posição fixa do Bolt Snap no cilindro para compensar fisicamente o desequilíbrio de torque causado pela perda do peso do gás interno.

Essa operação consiste essencialmente em lidar com o deslocamento físico causado pela perda de cerca de 5 lbs de massa dentro do cilindro, garantindo que o eixo do corpo não se incline devido ao cilindro ficar mais leve em espaços estreitos ou em ambientes que exigem pairar com precisão.

Esforço físico

Um cilindro de aço de 12 L pesa cerca de 16 kg, enquanto um cilindro de alumínio AL80 padrão pesa cerca de 14,3 kg.

Como o cilindro de alumínio gera cerca de 1,9 kg de flutuabilidade positiva ao final do mergulho, é necessário adicionar mais 2-3 kg de lastro para manter a flutuabilidade neutra, aumentando o peso total em terra em cerca de 15%-20%.

Ao se mover debaixo d'água, um cilindro de 8 polegadas de diâmetro tem uma área de seção transversal frontal 23% maior que a de um cilindro de 7,25 polegadas de diâmetro.

Manter o mesmo deslocamento em uma corrente de 1 nó exige aproximadamente 12% mais gás respiratório.

Transporte na superfície

Um cilindro de liga de alumínio AL80 padrão, sem válvula, pesa cerca de 14,3 kg; depois que a válvula é instalada e ele é preenchido a 207 bar, o peso total sobe para aproximadamente 17,1 kg.

Cilindros de aço de alta pressão, como o HP100, embora comportem cerca de 25% mais gás que um AL80, usam aço cromo-molibdênio com paredes mais finas.

Seu peso vazio é de aproximadamente 15,4 kg, e o peso total após o enchimento a 232 bar é próximo de 19 kg.

Como o próprio ar tem massa, o peso de cada 1000 litros de ar comprimido é de aproximadamente 1,2 kg;

esse peso dinâmico se manifesta como uma carga física pesada durante a etapa de transporte, antes do início do mergulho.

Modelo do cilindro	Material	Pressão de enchimento (bar)	Peso vazio (kg)	Peso do gás (kg)	Peso total inicial em terra (kg)
AL80	Alumínio	207	14.3	2.8	17.1
HP100	Aço HP	232	15.4	3.6	19.0
LP85	Aço LP	184	14.1	3.0	17.1
HP120	Aço HP	232	17.7	4.3	22.0
AL63	Alumínio	207	12.2	2.2	14.4

Em um ambiente típico de mergulho a partir da costa, um mergulhador frequentemente precisa caminhar 50 a 150 metros carregando equipamentos pesados.

Para um mergulhador de 75 kg, carregar um cilindro de aço HP de 19 kg, além do regulador, colete equilibrador e pesos, pode fazer com que a carga ultrapasse 40% do peso corporal.

A frequência cardíaca pode subir do repouso para mais de 110 bpm apenas pelo transporte de itens pesados antes mesmo de entrar na água.

Esse gasto físico prévio causa o acúmulo de ácido lático nos músculos e é acompanhado por um aumento prematuro da frequência respiratória, resultando em um consumo de ar acima do normal nos estágios iniciais do mergulho.

Em uma pesquisa focada no ambiente de mergulho a partir da costa de Bonaire, mergulhadores que usaram cilindros de alumínio de 12 litros apresentaram um SAC (Taxa de Consumo Equivalente na Superfície) cerca de 18% maior nos primeiros 5 minutos submersos após caminhar 100 metros sobre cascalho do que mergulhadores que usaram carrinhos para transportar o equipamento. Isso indica que o gasto físico do transporte em terra se estende à fase subaquática por meio de reações metabólicas fisiológicas.

O comprimento de um AL80 é normalmente de 66 cm, enquanto o HP100 tem apenas 60 cm.

Cilindros mais longos deslocam o centro de gravidade para trás e para baixo, criando um torque maior e exigindo que o mergulhador se incline excessivamente para a frente ao caminhar, a fim de compensar essa força para trás.

Cilindros curtos mantêm o peso mais próximo do centro das costas, reduzindo a oscilação do corpo durante a caminhada.

Para mergulhadores menores, um cilindro longo pode bater frequentemente na parte de trás das pernas ao caminhar;

esse padrão de movimento descoordenado aumenta significativamente o gasto físico desnecessário.

Arrasto Frontal Subaquático

Os AL80 de alumínio padrão e os HP100 de aço de alta pressão geralmente têm diâmetro de 7,25 polegadas (cerca de 18,4 cm), enquanto cilindros de maior capacidade, como o LP108 ou o HP130, aumentam para 8,0 polegadas (cerca de 20,3 cm).

A partir dos cálculos da área geométrica, esse aumento de 0,75 polegada no diâmetro resulta em um 21.5% aumento da área frontal da seção transversal.

Na dinâmica dos fluidos, como a água é aproximadamente 800 vezes mais densa que o ar, qualquer pequeno aumento na área da seção transversal produz um incremento significativo no arrasto durante o deslocamento.

Essa resistência pode se manifestar como um leve aumento no esforço das pernadas em águas paradas, mas, em correntes acima de 0,5 nós, o efeito do arrasto de um cilindro de grande diâmetro força o mergulhador a gastar muito mais energia para manter a mesma posição relativa.

Dados experimentais mostram que, quando um mergulhador se desloca pela água a 0,5 m/s, usar um cilindro de 8 polegadas de diâmetro gera cerca de 15 a 18 Newtons a mais de arrasto hidrodinâmico do que usar um cilindro de 7,25 polegadas. Para um mergulhador técnico realizando um mergulho de 60 minutos, essa exigência constante de propulsão adicional leva à fadiga mais precoce dos músculos das pernas e eleva a frequência cardíaca.

Se um mergulhador dobrar sua velocidade de propulsão para enfrentar uma correnteza forte, o arrasto que ele sofre aumenta quatro vezes.

Cilindros de grande diâmetro produzem turbulência significativa em ambientes de alto fluxo; a zona de vórtice na extremidade do cilindro perturba a suavidade do fluxo de água, aumentando o arrasto de pressão.

Para mergulhadores menores, um cilindro de 8 polegadas de diâmetro ocupa mais de 60% da largura do torso, dificultando que o corpo proteja completamente o arrasto causado pelo cilindro.

Em contraste, cilindros de aço mais finos (como os de especificação 7L ou 10L) podem se esconder melhor atrás da sombra do torso do mergulhador, otimizando o desempenho hidrodinâmico geral e reduzindo o gasto de energia durante longos deslocamentos a nado.

Em testes comparativos entre os cilindros AL80 comuns no Caribe e os cilindros de aço HP120 norte-americanos, mergulhadores usando o HP120 (8 polegadas de diâmetro) eram, em média, 0,12 nós mais lentos debaixo d'água, na mesma frequência de pernadas, do que aqueles usando um AL80. Para compensar essa diferença de velocidade, o mergulhador com o cilindro grande precisa aumentar sua produção de esforço em cerca de 12%.

Quando os músculos aumentam a intensidade da contração para vencer o arrasto, a concentração de dióxido de carbono no sangue aumenta.

Assim que o centro respiratório do cérebro detecta o aumento dos níveis de CO2, ele acelera automaticamente a frequência respiratória.

Esse feedback fisiológico cria um paradoxo:

O mergulhador escolhe um cilindro maior para obter mais ar, mas, como o cilindro grande aumenta a resistência à natação, levando a uma frequência respiratória mais alta, o ar adicional fornecido costuma ser anulado pela desvantagem do volume do cilindro.

A uma profundidade de 20 metros, se um aumento na resistência levar ao consumo de 5 litros a mais de gás por minuto, o tempo adicional de permanência proporcionado por um cilindro grande de 15 L será reduzido em cerca de 8 a 10 minutos.

Se o cilindro for montado muito alto, a válvula do cilindro e o primeiro estágio ficarão expostos ao fluxo de água acima da cabeça, criando um ponto extra de arrasto.

Montá-lo muito baixo faz com que a parte inferior do cilindro ultrapasse a curva dos quadris, interferindo no fluxo de água acima das pernas durante o movimento das nadadeiras e criando um balanço instável.

Essa instabilidade força o mergulhador a usar constantemente grupos musculares para fazer microajustes e manter o equilíbrio corporal.

Essa atividade muscular sutil, mas contínua, é particularmente evidente em um ambiente com roupa seca, pois a própria roupa já aumenta significativamente a área frontal; adicionar o diâmetro do cilindro cria um efeito cumulativo, fazendo o arrasto do mergulhador na água crescer exponencialmente.

Estatísticas mostram que, em ambientes típicos de deriva de barco, mergulhadores que usam cilindros compactos de 7,25 polegadas de diâmetro geralmente classificam sua fadiga subjetiva como 25% menor do que o de companheiros que usam cilindros de 8 polegadas de diâmetro. Essa diferença decorre principalmente do torque lateral produzido pela interação entre a carga nas costas e o fluxo de água; cilindros mais finos apresentam melhor estabilidade direcional em ventos ou correntes laterais, reduzindo o esforço antagônico dos músculos da cintura.

O diâmetro do cilindro deve ser compatível com o tamanho da bexiga do BCD (Dispositivo de Controle de Flutuabilidade).

Se um cilindro de grande diâmetro de 8 polegadas for montado em um BCD pequeno de viagem projetado para cilindros de alumínio padrão, o cilindro ficará excessivamente projetado para trás.

Essa estrutura aumenta a espessura total do corpo, ampliando a área frontal vertical.

Esse aumento na "espessura" cria um efeito de arrasto semelhante à torre de comando de um submarino quando o mergulhador nada em posição horizontal.

Especialmente durante penetrações de longa distância ou natação contra a corrente, esse gasto físico causado pelo tamanho incompatível do equipamento reduz significativamente a margem geral de segurança do mergulho.