saturation n4-gp

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




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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