Cilindro de ar para mergulho em aço vs. alumínio | Qual escolher

Os cilindros de aço da classe 12L / 232 bar carregam mais gás e permanecem com flutuabilidade negativa durante todo o mergulho. Um AL80 de alumínio (11.1L / 207 bar) é mais leve, mas se torna positivamente flutuante perto do fim do mergulho. Se a capacidade de gás for o mais importante, escolha aço. Para mergulho recreativo casual, o alumínio é a opção mais fácil.

Flutuabilidade

Cilindros de alumínio

O cilindro de mergulho de alumínio mais conhecido é o AL80, feito de liga de alumínio 6061-T6. Seu volume interno de água é fixo em 11.1 litros. Vazio em terra, o próprio cilindro pesa cerca de 14.3 kg.

Como essa liga tem densidade de apenas 2.70 g/cm³, as paredes precisam ser bastante espessas para suportar uma pressão de trabalho de 207 bar. Com uma espessura de parede de 12.2 mm, o cilindro fica mais volumoso, e seu deslocamento aumenta para 15.6 litros.

A válvula geralmente é feita de latão C36000 com acabamento cromado. A própria válvula pesa cerca de 0.6 kg. Somando os 2.15 kg de ar comprimido dentro de um cilindro cheio, quando o tanque entra na água, ele produz cerca de 1.1 kg de força para baixo.

• Diâmetro do cilindro: 184 mm
• Comprimento do cilindro: 658 mm
• Massa de ar quando cheio: 2.15 kg
• Material: liga de alumínio 6061-T6
• Especificação da rosca: 0.750-14 NPSM
• Pressão máxima de trabalho: 3000 psi (207 bar)

À medida que você respira o gás, a massa dentro do cilindro diminui. Por volta de 100 bar, o cilindro gradualmente atinge a flutuabilidade neutra e deixa de tender a afundar ou flutuar.

Perto do fim do mergulho, quando a pressão cai para 50 bar, o cilindro já perdeu cerca de 1.5 kg de ar. Nesse ponto, ele gera cerca de 1.9 kg de força para cima. Embora a espessura do fundo seja de 15.7 mm, maior que a da parede lateral, a maior parte da flutuabilidade positiva atua na seção central e inferior do tanque.

Essa mudança tende a elevar os quadris do mergulhador e prejudicar o trim horizontal. Muitos mergulhadores adicionam 2 a 3 kg de lastro ao cinto especificamente para compensar a flutuabilidade positiva que um cilindro de alumínio desenvolve perto do fim do mergulho.

A água do mar tem densidade de 1.025 kg/L, enquanto a água doce tem 1.0 kg/L. Em um lago, um cilindro de alumínio produz cerca de 0.4 kg a menos de flutuabilidade positiva do que no oceano. Em água doce, geralmente é possível carregar cerca de 1 kg a menos de peso, o que facilita as coisas.

A liga de alumínio 6061 contém cerca de 1,0% de magnésio e 0,6% de silício. Essa combinação proporciona ao cilindro boa resistência à corrosão em larga escala em água salgada. Uma camada natural de óxido com cerca de 10 mícrons de espessura se forma na parede interna e ajuda a bloquear danos adicionais causados pela umidade.

Se o cilindro for enchido rápido demais - mais de 15 bar por minuto -, a temperatura da parede pode chegar a 45°C. A expansão térmica aumenta o deslocamento em cerca de 0,03 litros. Quando o tanque esfria na água, a pressão interna pode cair cerca de 10%.

• Teor de magnésio: 0.8%–1.2%
• Teor de silício: 0.4%–0.8%
• Teor de cobre: 0.15%–0.4%
• Resistência à tração: 310 MPa
• Condutividade térmica: 167 W/m·K
• Densidade: 2,70 g/cm³

Em uma parada de segurança a 5 metros, uma roupa de neoprene de 5 mm se expande à medida que a pressão diminui, gerando cerca de 1,5 kg de flutuabilidade. Somando isso aos 1,9 kg de flutuabilidade positiva do cilindro de alumínio, o mergulhador é puxado para cima por uma força total de 3,4 kg.

Se você estiver com pouco lastro, será muito fácil fazer uma subida descontrolada nos últimos metros. Os cilindros de alumínio geralmente têm uma bota de base plana feita de polietileno de alta densidade. Ela protege a base contra impactos, mas também acrescenta uma pequena quantidade de deslocamento adicional.

Cilindros de aço

O aço cromo-molibdênio 34CrMo4 tem densidade de 7,85 g/cm³. Como o material é tão resistente, a espessura da parede de um cilindro de aço pode permanecer na faixa de 4 mm a 5 mm. Tomando o HP100 como exemplo, seu diâmetro externo de 184 mm envolve um volume interno de 12,9 litros.

Um HP100 vazio pesa 15,4 kg em terra. Adicione uma válvula DIN de 0,6 kg, e o total chega a 16 kg. O cilindro desloca cerca de 17,5 litros de água do mar, o que, em água com densidade de 1,025 kg/L, gera 17,9 kg de força de empuxo.

Subtraia 17,9 kg de flutuabilidade de 16 kg de peso, e até mesmo um cilindro de aço vazio ainda terá cerca de 1,9 kg de flutuabilidade negativa. Mesmo sem restar gás, ele continua afundando. Por isso, o mergulhador geralmente pode remover mais de 3,5 kg de lastro da cintura.

• Material: aço cromo-molibdênio 34CrMo4
• Pressão de trabalho: 232 bar
• Espessura da parede: 4,8 mm
• Espessura do revestimento de zinco: 60 mícrons
• Rosca do gargalo: M25x2
• Peso vazio: 15,4 kg

A 232 bar, o ar comprimido em seu interior pesa 3,2 kg. Totalmente submerso, o peso total do cilindro aumenta para 19,2 kg, e a flutuabilidade negativa debaixo d'água aumenta para cerca de 5,1 kg. Isso desloca o centro do lastro para mais perto da coluna.

O centro de gravidade de um cilindro de aço fica cerca de 4 cm mais próximo da válvula do que o de um cilindro de alumínio. Debaixo d'água, isso proporciona naturalmente um trim nivelado. A 20 metros, quando uma roupa de neoprene de 7 mm perde cerca de 4 kg de flutuabilidade, a flutuabilidade negativa do cilindro de aço compensa essa mudança com muita eficiência.

O cilindro de aço de baixa pressão LP85 é comum em águas frias. Ele é classificado para 184 bar e tem um volume interno de 13 litros. Vazio, apresenta apenas cerca de -0,1 kg de flutuabilidade. Perto do fim do mergulho, ele fica próximo da neutralidade.

• Altura do LP85: 660 mm
• Peso vazio: 14,1 kg
• Massa do ar: 2,5 kg
• Flutuabilidade cheio: -2,6 kg
• Flutuabilidade a 50 bar: -0,7 kg
• Diâmetro: 178 mm

Um twinset técnico composto por dois cilindros HP100 tem um volume interno combinado de 25,8 litros e pode conter 5160 litros de gás. Debaixo d'água, essa configuração produz uma flutuabilidade negativa constante de 10 kg, o que significa que o mergulhador muitas vezes não precisa de um cinto de lastro separado.

Uma conexão DIN suporta pressões acima de 230 bar. Em comparação, o anel de vedação em uma conexão Yoke pode deformar cerca de 0,2 mm sob alta pressão. A DIN continua estanque mesmo a 300 bar.

Um teste hidrostático exige que o cilindro seja pressurizado a 348 bar. O cilindro se expande ligeiramente sob pressão. Se a expansão permanente após a despressurização exceder 10%, o cilindro deve ser condenado. Cada teste aplica uma carga de alongamento às fibras metálicas.

Os cilindros de aço também resolvem o problema clássico dos pés do mergulhador afundarem. Em uma parada de segurança a 3 metros, depois que o colete equilibrador é esvaziado, os 1,5 kg restantes de flutuabilidade negativa ajudam a manter o mergulhador estável na água. Isso elimina a sensação de flutuação no fim do mergulho, comum com cilindros de alumínio.

O mergulho com roupa seca geralmente é feito com cilindros de aço. O ar dentro de uma roupa seca pode criar cerca de 6 kg de sustentação. Um cilindro de aço de 16 kg ajuda a compensar essa sustentação, reduzindo o cinto de lastro necessário de 8 kg para cerca de 4 kg.

• Lastro com roupa seca: 4 kg (aço) vs 8 kg (alumínio)
• Lastro com roupa de neoprene: 2 kg (aço) vs 5 kg (alumínio)
• Base: fundo arredondado requer uma bota
• Eficiência: 15% maior

Tabela de comparação de flutuabilidade

A água doce tem densidade de 1,0 kg/L, enquanto a água do mar tem 1,025 kg/L. Em água doce, um cilindro de aço terá cerca de 0,45 kg a mais de flutuabilidade negativa do que em água do mar. Em mergulhos em lagos, isso geralmente permite reduzir o lastro na cintura em mais 1 kg.

Durabilidade e corrosão

Comparação de durabilidade e manutenção

O aço cromo-molibdênio 4130 tem dureza Brinell em torno de 200 a 240, o que o torna altamente resistente à deformação por impacto. Em comparação, a liga de alumínio 6061-T6 tem dureza de apenas cerca de 95. Durante o carregamento no cais ou o mergulho a partir de um barco, um cilindro de alumínio tem muito mais probabilidade de adquirir arranhões ou amassados de até 0,5 mm de profundidade.

Como o aço tem resistência à tração de até 100.000 PSI, a espessura da parede de um cilindro de aço geralmente fica entre 4 mm e 5 mm. O alumínio não tem essa resistência, portanto sua parede precisa ser mais espessa, com cerca de 11 mm a 12 mm. Essa diferença estrutural significa que, ao ser atingido por algo pontiagudo, o alumínio é muito mais propenso a apresentar deslocamento visível na superfície.

De acordo com os padrões CGA C-6.1, se um arranhão em um cilindro de alumínio exceder 10% da espessura da parede - cerca de 1,2 mm -, o cilindro será reprovado na inspeção visual anual (VIP). A profundidade de desgaste permitida para o aço é menor, mas o aço também é muito mais difícil de danificar.

Em condições úmidas, o aço forma Fe鈧侽鈧?(óxido de ferro), que aparece como uma camada solta marrom-avermelhada. Essa ferrugem continua corroendo o metal em profundidade e pode criar cavidades com mais de 1 mm de profundidade em apenas um ano. Quando a corrosão alveolar interna se torna disseminada, a capacidade de suportar pressão do cilindro cai rapidamente.

O alumínio, por outro lado, forma uma camada passiva de Al鈧侽鈧?(óxido de alumínio) quando exposto ao oxigênio. Essa película tem apenas cerca de 0.01 mícrons de espessura, mas adere firmemente à superfície do metal. Mesmo sob névoa salina, ela bloqueia uma oxidação mais profunda, por isso a corrosão no alumínio geralmente permanece como um pó branco superficial.

A capa de borracha na base de um cilindro de aço é um dos pontos fracos de sua manutenção. A água do mar residual pode se acumular entre a capa e o metal, criando um microambiente fechado. À medida que a água evapora, cristais de sal permanecem e, combinados com diferenças de potencial eletroquímico, podem criar um anel de ferrugem profunda na parte inferior do cilindro em até seis meses.

Embora o alumínio lide muito melhor com a água salgada, ele apresenta o risco de SLC (trincamento sob carga sustentada). Após cerca de 10.000 ciclos de enchimento, a área roscada do gargalo pode desenvolver fadiga microscópica do metal sob estresse repetido. Esse dano não é visível a olho nu e geralmente requer ensaio por correntes parasitas para ser detectado.

Cilindros de alumínio fabricados após 1989 com liga 6061 são muito mais seguros. Cilindros mais antigos de liga 6351 eram mais propensos a rachaduras no gargalo sob alta pressão prolongada devido à sua microestrutura e ao teor de chumbo. Quem comprar um tanque de alumínio usado deve verificar o código da liga estampado no ombro.

A secura interna de um cilindro de aço tem um enorme impacto na vida útil. Se uma estação de enchimento não substituir os filtros a tempo e o ar comprimido contiver mais de 50 mg/m³ de vapor de água, ferrugem interna visível pode surgir em cerca de 3 meses. Lojas profissionais de mergulho geralmente mantêm o ponto de orvalho abaixo de -40°C.

O teste hidrostático é a medida final da durabilidade do cilindro. A pressão de teste é elevada a 1,5 vezes a pressão de trabalho. Para um cilindro de aço de 300 bar, isso significa 450 bar durante o teste. O teste mede se a expansão permanente ultrapassa 10% do volume original.

Desde que não ocorra oxidação profunda, os cilindros de aço têm uma vida útil à fadiga extremamente longa. Alguns permanecem em serviço por 40 anos com taxas de expansão muito baixas. O alumínio, por outro lado, tende a falhar no teste hidrostático com o tempo devido à fluência e à fadiga do material. Muitos tanques de alumínio não são aposentados por causa da corrosão, mas porque o próprio metal simplesmente chega ao fim de sua vida útil.

Existe uma diferença de potencial eletroquímico entre um cilindro de alumínio e uma válvula de latão. Em água salgada, isso pode provocar corrosão galvânica. Se um lubrificante compatível com oxigênio não for usado ao instalar a válvula, as roscas de alumínio podem agir como um ânodo de sacrifício, levando ao travamento das válvulas ou a vazamentos.

O reparo do revestimento externo é especialmente importante para o aço. Uma camada galvanizada por imersão a quente oferece cerca de 80 microns de proteção. Se o metal escuro sem revestimento ficar exposto, ele deve ser repintado imediatamente com um primer rico em zinco contendo pelo menos 90% zinco. No alumínio, mesmo que toda a tinta se desgaste, o metal exposto se repassiva em milissegundos e geralmente não precisa de repintura frequente.

A melhor condutividade térmica do aço também ajuda durante o enchimento. O calor da compressão se dissipa mais rapidamente através da parede de aço, o que reduz a perda de pressão depois do resfriamento. Um cilindro de alumínio cheio rapidamente até 200 bar em um ambiente quente pode esfriar e se estabilizar em apenas cerca de 180 bar.

Em termos de valor de revenda, o aço se comporta mais como um ativo de longo prazo. Um cilindro de aço bem mantido frequentemente conserva cerca de 70% do preço de compra original no mercado de usados. O alumínio tem um prazo de aposentadoria muito mais claro, baseado em fadiga, portanto, depois de 15 anos de uso, seu valor residual real cai rapidamente para perto de zero.

Durante o armazenamento de longo prazo, um cilindro de aço deve manter pelo menos 20 bar de pressão residual. Isso mantém a pressão interna acima da pressão atmosférica e impede a entrada de ar úmido. A pressão residual também é recomendada para o alumínio, mas o alumínio é muito menos sensível à umidade interna ocasional.

Para mergulhadores que vivem em climas secos e mergulham principalmente em lagos de água doce, a manutenção de cilindros de aço é relativamente simples. Em ambientes de ilhas tropicais, porém, a menor necessidade de manutenção do alumínio se torna uma vantagem real.

Como escolher

Um Aluminum 80 (11,1 litros) se comporta como um peso que muda dinamicamente na água. A 200 bar, ele apresenta cerca de 0,73 kg de flutuabilidade negativa. Quando a pressão residual cai para 35 bar, ele produz cerca de 1,9 kg de flutuabilidade positiva. Para permanecer estável durante a parada de segurança, você precisa de cerca de 2,6 kg de lastro extra apenas para compensar essa força de elevação.

Um cilindro de aço de alta pressão de 12 litros (HP100) se comporta de maneira muito diferente. Cheio, ele apresenta cerca de 3,8 kg de flutuabilidade negativa e, mesmo quase vazio, ainda permanece com cerca de 0,3 kg de flutuabilidade negativa. Ele ajuda a mantê-lo submerso durante todo o mergulho, em vez de obrigá-lo a carregar lastro extra para controlar um tanque flutuante.

O alumínio 6061-T6 tem densidade de 2,7 g/cm³; por isso, para suportar 207 bar, suas paredes geralmente têm cerca de 12,2 mm de espessura. O aço cromo-molibdênio 4130, com densidade de 7,8 g/cm³, precisa de apenas cerca de 4,8 mm de espessura de parede. Isso torna um cilindro de aço 10 a 15 mm mais estreito em diâmetro que um cilindro de alumínio equivalente.

Escolher o aço permite transportar mais gás sem aumentar o volume externo. Um tanque de aço de 10 litros é cerca de 50 mm mais curto que um tanque de alumínio de 11 litros. Esse tamanho compacto ajuda a evitar que a parte inferior do tanque bata na parte de trás das pernas. Em naufrágios ou cavernas, o perfil mais estreito também facilita a movimentação.

Um cilindro de aço de 300 bar com 12 litros de volume interno pode conter cerca de 3300 litros de gás. Um cilindro de alumínio comum de 200 bar da mesma categoria comporta apenas cerca de 2200 litros. Essa diferença de 1100 litros pode proporcionar a um mergulhador com consumo médio mais 15 a 20 minutos a 20 metros.

As válvulas DIN são comuns em cilindros de aço e permitem conexões roscadas de alta pressão de 300 bar. Os cilindros de alumínio são mais frequentemente combinados com válvulas Yoke, geralmente limitadas a 232 bar. Em um sistema DIN, o anel de vedação fica protegido dentro do corpo da válvula, tornando muito menos provável que impactos causem falhas na vedação.

O alumínio ainda apresenta o risco de SLC. Embora a liga 6061 seja mais estável que a antiga 6351, ainda podem surgir fissuras microscópicas ao redor das roscas do gargalo após cerca de 10.000 ciclos de enchimento. O aço tem um módulo de elasticidade maior e pode suportar com segurança o mesmo ciclo de expansão e contração por 40 anos ou mais.

A água salgada é a inimiga natural do aço. Quando a camada galvanizada de 80–100 mícrons é danificada, o aço exposto começa a formar ferrugem vermelha. O alumínio, por outro lado, forma uma camada de óxido de alumínio autorregenerativa nos arranhões em milissegundos, o que reduz a frequência de manutenção em ambientes tropicais e salinos.

O óxido de ferro (Fe鈧侽鈧?/strong>) formado dentro de um cilindro de aço é pulverulento e pode se desprender, potencialmente obstruindo o filtro de 20 mícrons dentro do primeiro estágio do regulador. O pó branco de oxidação formado dentro de um cilindro de alumínio adere com mais força e geralmente não é levado pelo fluxo de ar para o sistema respiratório.

O teor de água no ar comprimido afeta significativamente a vida útil. Se os filtros do compressor estiverem saturados e a umidade ultrapassar 50 mg/m³, pode começar a ocorrer corrosão localizada visível dentro de um cilindro de aço em apenas 90 dias. Estações profissionais de enchimento mantêm a umidade abaixo de 20 mg/m³ usando monitoramento do ponto de orvalho.

Um cilindro de aço novo normalmente custa de $450 a $600. Um cilindro de alumínio padrão geralmente é vendido por $200 a $280. Se você mergulha 50 vezes por ano, o aço tem um custo total de propriedade menor a longo prazo, pois pode permanecer em serviço por meio século, enquanto muitos cilindros de alumínio são retirados de serviço após 15 a 20 anos, quando falham em testes relacionados à fadiga.

O teste hidrostático é realizado a cada 60 meses. O cilindro é preenchido com água e pressurizado a 1,5 vezes a pressão de trabalho. Se a expansão permanente exceder 10% do volume original, o cilindro deve ser condenado.

O aumento da temperatura durante o enchimento também afeta a quantidade de gás utilizável. O aço dissipa o calor melhor que o alumínio, portanto a queda de pressão após o resfriamento é menor. Um cilindro de alumínio enchido rapidamente a 200 bar pode aquecer até 45°C, depois esfriar na água e estabilizar em apenas 175 bar, perdendo cerca de 12% do gás utilizável.

Mergulhadores em águas frias usando roupas de neoprene de 7 mm ou roupas secas enfrentam grandes desafios de flutuabilidade. Uma roupa de neoprene de 7 mm pode adicionar cerca de 5 kg de sustentação. Um cilindro de aço de 15 litros pode fornecer cerca de 4 kg de peso negativo submerso, permitindo remover dois blocos de chumbo do cinto e melhorar muito a trimagem.

Tanques de alumínio usados fabricados antes de 1989 devem ser avaliados com cautela. Muitos foram feitos com liga 6351 e exigem teste anual por correntes parasitas para detectar rachaduras no gargalo. Cilindros modernos de aço geralmente precisam apenas de uma inspeção VIP anual.

Uma bota de borracha em um cilindro de aço permite que um cilindro de 14,5 kg fique em pé com segurança. Os cilindros de alumínio geralmente têm uma base arredondada e podem tombar mais facilmente no convés de um barco em movimento. Quando caem, o corpo pesado do cilindro pode exercer uma grande força de cisalhamento sobre a válvula e danificar componentes de precisão.

Mergulhadores que viajam internacionalmente o ano todo geralmente se beneficiam mais de cilindros de alumínio. Transportar um cilindro de aço de 15 kg pelos aeroportos consome a franquia de bagagem rapidamente demais. Mergulhadores com transporte próprio e um local de mergulho fixo são mais bem atendidos investindo em aço cromo-molibdênio 4130, por sua distribuição de peso mais precisa e seu valor a longo prazo.

As limitações das estações de recarga também são importantes. Muitos compressores antigos de resorts conseguem atingir apenas 225 bar. Se você levar um cilindro de aço de 300 bar a um desses resorts, a quantidade real de gás armazenado pode ser reduzida a apenas 70% da capacidade nominal.

Durante o armazenamento prolongado, um cilindro de aço deve manter uma pressão de 20 a 30 bar. Essa pressão interna positiva impede a entrada de ar externo úmido. Os cilindros de alumínio também devem manter pressão residual, mas, devido à sua melhor resistência natural à corrosão, são muito menos vulneráveis ao armazenamento com baixa pressão.

Tamanho e capacidade

Espessura e dimensões da parede

A uma pressão de trabalho de 207 bar, o alumínio 6061-T6 exige uma espessura de parede de aproximadamente 12,3 mm para distribuir a tensão interna com segurança. O aço cromo-molibdênio tem um limite de escoamento muito mais alto, portanto um cilindro de aço de alta pressão de 237 bar precisa de apenas cerca de 4,1 mm de espessura de parede. Com o diâmetro externo padrão de 184 mm, essa diferença tem um enorme impacto no volume interno de gás utilizável.

Um cilindro de alumínio AL80 tem um volume interno real de 11,1 litros e um comprimento total de 658 mm. Em comparação, um cilindro de aço de alta pressão HP100 comporta internamente 12,9 litros, embora tenha apenas 610 mm de comprimento. Ele é 48 mm mais curto, mas oferece 1,8 litros a mais de espaço interno e cerca de 25% a mais de gás.

Como o alumínio é mais fraco, os fabricantes precisam fazer a base muito mais espessa. A base de um AL80 frequentemente ultrapassa 25 mm. Os cilindros de aço geralmente são fabricados com um fundo arredondado obtido por repuxo a frio, o que distribui a espessura de maneira mais uniforme. Com o mesmo volume interno na água, o aço pode transportar mais gás comprimido.

• Diâmetro do AL80: 184 mm, volume interno de aproximadamente 15,5 litros
• Diâmetro do HP100: 184 mm, volume interno de aproximadamente 14,8 litros
• Diâmetro da LP85: 178 mm, deslocamento de cerca de 14,1 litros
• Diâmetro da garrafa de sidemount AL40: 133 mm, comprimento 625 mm
• Diâmetro da HP120: 184 mm, comprimento 711 mm
• Fator de enchimento do cilindro de alumínio a 3000 psi: 7,0 scf/L
• Fator de enchimento do cilindro de aço a 3442 psi: 7,7 scf/L

A diferença entre o peso do cilindro e o deslocamento determina a carga subaquática. Uma AL80 vazia pesa 14,3 kg. Em água doce, o cálculo de flutuabilidade mostra cerca de 0,7 kg de flutuabilidade negativa quando cheia. A 35 bar, ela se torna cerca de 1,9 kg positivamente flutuante. O mergulhador precisa carregar chumbo adicional para compensar essa sustentação.

Uma HP100 pesa 15,4 kg vazia. Quando cheia, tem 3,8 kg de flutuabilidade negativa. Mesmo a 35 bar, ela permanece com cerca de 0,9 kg de flutuabilidade negativa. Ela nunca desenvolve tendência de flutuar para cima. Como resultado, o mergulhador pode reduzir o peso do cinto em cerca de 2,8 kg, aliviando a carga na lombar.

O comprimento do cilindro também afeta o trim. Com 658 mm, um cilindro de alumínio pode ser desconfortável para mergulhadores com menos de 170 cm de altura. Ao bater as pernas, a parte de trás da cabeça ou o segundo estágio pode facilmente bater na válvula. Um cilindro de aço de 610 mm eleva o centro de gravidade e o posiciona mais perto dos pulmões, o que facilita o trim horizontal.

• Espessura do revestimento interno de aço: cerca de 20 a 50 micrômetros
• Espessura da película de óxido de alumínio: cerca de 10 a 15 micrômetros
• Cada peso de chumbo de 1 kg proporciona cerca de 0,9 kg de flutuabilidade negativa na água do mar
• Os limites de expansão hidrostática dos cilindros de aço normalmente ficam abaixo de 10%
• Os discos de ruptura de alumínio são ajustados para cerca de 1,5 vez a pressão de trabalho
• A inspeção anual do aço se concentra especialmente em pontos de oxidação nas roscas do gargalo

O método de fabricação também define o limite de capacidade. Os cilindros de alumínio são extrudados a frio, o que concentra a tensão próxima ao gargalo. Os cilindros de aço são fechados por fiação a quente, o que distribui a tensão de maneira mais uniforme. É por isso que o aço pode suportar com segurança 3442 psi ou mais e por que ele armazena mais moléculas de gás no mesmo tamanho externo.

Na mesma taxa respiratória, uma HP100 oferece cerca de 15 minutos a mais de tempo de fundo do que uma AL80. Isso se deve aos 22,6 pés cúbicos adicionais de gás. Em profundidade, onde o consumo de gás por minuto aumenta rapidamente, essa reserva reduz a pressão e o estresse durante a subida.

O diâmetro padrão de 184 mm também facilita a logística de aluguel. A maioria das cintas de fixação com fivela para backplate de coletes equilibradores é configurada para esse tamanho. Se você trocar para um cilindro grande de aço de 203 mm, geralmente será necessário ajustar o comprimento da cinta. A maioria dos conjuntos duplos técnicos usa cilindros de aço porque seu perfil mais fino reduz o arrasto lateral.

Cilindros de aço de baixa pressão (série LP) seguem uma filosofia de projeto diferente. Um LP85 opera a apenas 2400 psi, mas, como seu volume interno é maior, ainda fornece 85 pés cúbicos de gás a apenas 165 bar. Em vez de depender de uma pressão muito alta, ele usa mais espaço interno para compensar a diferença.

• A capacidade interna de água é marcada como WC
• Cilindros de alumínio geralmente indicam uma espessura mínima da parede
• Cilindros de aço frequentemente indicam a REE (expansão elástica de rejeição) na pressão nominal
• A cada 100 bar de gás consumido, o peso de um AL80 diminui cerca de 1,3 kg
• Na mesma pressão, a compressibilidade do trimix difere da do ar comum
• Uma conexão DIN de 232 bar é mais resistente à pressão do que um Yoke de 200 bar

Pressão e densidade

A pressão de serviço padrão de um AL80 é de 3000 psi, ou 207 bar. Seu volume interno de água é de 11,1 litros. Na pressão máxima, ele contém cerca de 2297 litros de ar livre.

Um cilindro de aço de alta pressão HP100 opera a 3442 psi, ou 237 bar. Embora seu corpo pareça compacto, seu verdadeiro volume interno de água é de 12,9 litros. Quando cheio, ele comporta 3057 litros de ar - cerca de 33% a mais.

O gás não se comprime perfeitamente de forma linear para sempre. Depois de ultrapassar 200 bar, a eficiência de armazenamento começa a se desviar ligeiramente. Como as moléculas de ar se repelem sob compressão muito alta, o conteúdo real de gás a 237 bar é cerca de 1% a 2% menor do que sugerem os cálculos ideais no papel. Essa margem deve ser incluída no planejamento de gás para mergulhos profundos.

A 20 metros, a pressão ao redor chega a 3 bar. Cada respiração usa três vezes mais moléculas de gás do que usaria na superfície. Com um AL80, uma taxa respiratória de 20 litros por minuto na superfície passa a ser de 60 litros por minuto em profundidade, deixando uma autonomia total inferior a 38 minutos.

Com um HP100 à mesma profundidade, os 760 litros adicionais de gás comprimido proporcionam cerca de 12 minutos adicionais. A 30 metros, essa reserva se torna uma margem real contra correnteza e estresse. Mas o gás mais denso também exige mais desempenho do primeiro estágio do regulador.

• A 3000 psi, a densidade do ar é de cerca de 254 kg/m³
• A 3442 psi, a densidade do ar sobe para cerca de 291 kg/m³
• A partir de 20°C, cada aumento de 1°C na temperatura eleva a pressão do cilindro em cerca de 0,6%
• As válvulas DIN normalmente são classificadas para 232 bar ou 300 bar
• Em sistemas Yoke acima de 232 bar, a chance de o anel O-ring se soltar aumenta cerca de 40%
• Retirar 1000 litros de gás de um cilindro a 237 bar cria uma carga interna muito alta no regulador

Compressores de enchimento de alta velocidade geram muito calor. Logo após um enchimento a 3000 psi, um cilindro pode estar a até 45°C. Se você entrar diretamente com ele na água do mar a 25°C, o resfriamento fará o manômetro voltar para cerca de 2750 psi, desperdiçando efetivamente cerca de 8% do enchimento.

O aço dissipa esse calor muito mais rápido, especialmente quando é resfriado na água durante o enchimento. Ele tende a entrar na água com seus 3442 psi reais de carga completa ainda intactos. O alumínio, com suas paredes de 12 mm de espessura, se comporta mais como um isolante, então muitos operadores de enchimento enchem um pouco além do limite para compensar a queda de pressão posterior.

A família de cilindros de aço LP se comporta de maneira diferente. Um LP85, cheio a apenas 2400 psi ou 164 bar, ainda chega a 85 pés cúbicos de gás. Em ilhas do Sudeste Asiático, onde compressores antigos têm dificuldade, isso faz diferença: cilindros de baixa pressão são muito mais fáceis de encher completamente.

• O LP85 tem um volume interno de 13,8 litros, cerca de 24% maior que o de um AL80
• A 2000 psi, um LP85 ainda transporta cerca de 1700 litros
• À mesma pressão, um HP100 ainda transporta cerca de 1770 litros
• Em estações de enchimento de baixa potência, um cilindro de baixa pressão pode fornecer 15% mais gás utilizável
• A 237 bar, a pressão parcial de oxigênio no ar permanece em torno de 0,5 bar, ainda muito abaixo dos limites de toxicidade

O peso do gás também importa fisicamente. Um HP100 contendo 3057 litros de ar tem cerca de 3,8 kg de gás. À medida que você o respira debaixo d'água, essa carga desaparece gradualmente. Se você não levar essa mudança em conta ao calcular o lastro, o cilindro pode começar a puxá-lo para cima como um balão durante a subida.

Acima de 40 metros, o gás denso torna a respiração visivelmente mais difícil. As moléculas de ar comprimidas umas contra as outras passam pelo segundo estágio em um fluxo altamente turbulento. Mergulhadores experientes que vão a grandes profundidades frequentemente preferem cilindros de aço de alta pressão combinados com reguladores de alto fluxo para reduzir o acúmulo de dióxido de carbono e a sensação de resistência à respiração.

A produção de um cilindro de aço de alta pressão de 3442 psi exige aço cromo-molibdênio 34CrMo4. Sua resistência à tração é aproximadamente três vezes maior que a da liga de alumínio. Ele pode manter a expansão total abaixo de 10% mesmo sob pressão interna extrema. Cilindros de alumínio que mantêm 3000 psi por anos são muito mais propensos a deformações microscópicas ao redor das roscas do gargalo.

• Cada 1000 litros de ar consumidos acrescenta cerca de 1,2 kg de tendência de flutuação para cima ao mergulhador
• Um AL80 a 50 bar pode exercer uma força para cima de cerca de 2 kg
• Um HP100 com a mesma pressão residual ainda conserva cerca de 0,9 kg de peso para baixo
• O gás denso armazenado em um cilindro de aço de alta pressão reduz a quantidade de lastro de que você precisa
• A 3442 psi, cada pé cúbico de ar contém aproximadamente 1,2 cem quadrilhões de moléculas de gás

Ao escolher um cilindro, você também precisa considerar a estação de abastecimento. Se uma loja de mergulho enche apenas até 200 bar, a vantagem da alta pressão de um HP100 é em grande parte desperdiçada, e você depende principalmente de seus 1,8 litros extras de volume interno. Nessa situação, um LP108 ou um cilindro grande de alumínio pode, na prática, proporcionar mais tempo de mergulho.

Observe a marcação no ombro e encontre a linha indicada como Pressão de serviço. Se ela disser 3442 e você combiná-la com um regulador adequado, poderá passar confortavelmente mais 10 minutos a 20 metros procurando nudibrânquios.

E se você tiver um cilindro que ficou muito tempo sem uso, nunca o encha às cegas. Verifique as datas estampadas. Se tiver passado mais de 1 ano sem uma inspeção visual ou mais de 5 anos sem um teste hidrostático, leve-o a uma instalação de inspeção qualificada antes de usá-lo.