Rglementation

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Réglementation
CANNES JEUNESSE PLONGEE Paul Franchi Février
1997 révisé Juin 2002
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Pourquoi un cours théorique ?
Quel est le seul équipement dont le plongeur ne
peut pas se passer ?
Couches hautes Savoir acquis par la formation
théorique
Situations inhabituelles
Situations habituelles
Couches basses Réflexes conditionnés
par lentrainement pratique
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Réglementation
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Les Pressions

• Définition
• La Pression est le résultat de lapplication
  dune Force sur une Surface

P F / S
m2
cm2
bar
Pascal
Newton
Kg

• Bars
• 1 bar 10 N/cm2 1,020 Kg/cm2 1000 HPa
• 1 bar 1000 mb 1 kg/ cm2

• Pascals
• 1 Pa 1 N/m2
• 1 HPa 100 Pa

• Applications
• pression atmosphérique (baromètre)
• gaz sous pression (manomètre)
• pression hydrostatique (détendeur)
• pression artérielle (tensiomètre)

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Les Pressions

• Expériences
• Pour une même Force, la Pression est dautant
  plus petite que la Surface de contact est plus
  grande
• Ski, Surf, raquettes
• Pour une même Force, la Pression est dautant
  plus forte que la Surface de contact est plus
  petite
• Clou, Aiguille,
• Piston hydraulique

• Exemple
• Un surfeur pèse 80 kg tout équipé, il se tient
  debout
• sur ses chaussures dont la surface de contact
  avec la neige est 400 cm2
• P 80/400 0,2 kg/ cm2 0,2 bars
• sur son surf dont la surface de contact avec la
  neige est 0,4 m2 4000 cm2
• P 80/4000 0,02 kg/ cm2 0,02 bars

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La Pression Atmosphérique

• Définition
• Cest la pression que nous subissons dans lair.
  Cette pression est due au poids de lair de
  latmosphère terrestre elle diminue donc avec
  laltitude.
• Pression Atmosphérique au niveau de la mer
• PAtm 1,013 bar 1013 millibars
• 1 bar 1 kg/ cm2

• Variation avec laltitude
• Entre Cannes et Isola 2000, il y a une différence
  de pression de 200 millibars (env.) due au poids
  de 2000 m dair

2000 m
800 mb
1013 mb
0 m
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La Pression Atmosphérique

• Expérience de Torricelli
• La pression atmosphérique au niveau de la mer est
  celle exercée par une hauteur de 76 cm de
  mercure.
• Poids de la colonne de mercure
• 76cm 1cm2 13,59 g/cm3 1033 g
• PAtm 1033 / 1020 1013 millibars

Pression presque nulle (vapeur de mercure)
1013 mb
76 cm
On prend 1 bar
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Pression Hydrostatique (ou Relative)

• Tout corps immergé subit une pression
  Hydrostatique due au poids de la colonne deau
  située au dessus de lui cette pression dite
  aussi Relative augmente donc avec la profondeur.
• Poids dune colonne de 10 m deau
• 1000 cm x 1cm2 x 1 g/cm3 1 kg

1 cm2
La Pression Relative augmente de 1kg/cm2 (1 bar
environ) tous les 10 m
10 m

• La Pression Absolue est la somme des pressions
  Atmosphérique et Relative

P.Abs P. Rel . P.Atm. P.Abs (bar) 1
Prof.(m) / 10
P. Abs.
P. Rel.
0 m
2 b
1 b
10 m
3 b
2 b
20 m
4 b
3 b
30 m
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Principe dArchimède

• Poussée dArchimède
• Tout corps plongé dans un liquide reçoit de la
  part de celui-ci une poussée verticale, dirigée
  du bas vers le haut, égale au poids du volume du
  liquide déplacé.

Poids Apparent Poids Réel - Poussée Archi.
PArchi gt Préel
PArchi Préel
-
Poids App
0
air
Flottabilité
PArchi lt Préel

eau
neutre
Préel
-
plomb
Préel

Préel
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Applications dArchimède - I

• Poumon Ballast un plongeur est équilibré en
  immersion.
• Sil expire
• son volume diminue gt sa P.Archi. Diminue gt son
  P.App. augmente gt
• sa flottabilité devient négative gt il coule
  (descend)
• Sil inspire
• son volume augmente gt sa P.Archi. augmente gt
  son P.App. diminue gt
• sa flottabilité devient positive
  gt il remonte

• Lestage un plongeur doit être équilibré vers les
  3 mètres (flottabilité neutre)
• P.Archi(Plong.) P.ArchiEquip.) P.Réel(Plong.)
  P.Réel(Equip.) Lest

• Equilibrage au Gilet de Sécurité
• Gonfler le gilet gt augm. P.Archi. gt dim. P.App
• Dégonfler le gilet gt dim. P.Archi. gt augm. P.App

• Relevage dObjets un ballon (ou parachute)
  permet de diminuer le poids apparent dobjets
  lourds en augmentant la poussée dArchimède.

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Applications dArchimède - II

• Poids apparent à -3 m
• Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61
  litres. Il porte une combinaison dont le poids
  est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m
  deau). Quel est son poids apparent à -3m?
  Flottabilité ? Que se passe t il ?
• Lestage et équilibrage à - 3 m
• Le reste de son équipement, hors la ceinture de
  plomb, a une flottabilité négative de 4 kg. Quel
  lest doit il porter pour avoir une flottabilité
  neutre à 3m?
• Poumon-Ballast - 1
• Le même plongeur veut descendre sans lest et sans
  palmer. Que doit il faire?
• Poumon-Ballast - 2
• Il descend sans lest, et à la fin de sa plongée,
  il a consommé 2,3 m3 dair ( 3 kg environ). Peut
  il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un
  point fixe?

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LOI de Mariotte (1620-1684) - Boyle(1627-1691)

• Loi A température constante , le volume dun
  gaz est inversement proportionnel à la pression
  quil subit
• P V K
• P1 V1 P2 V2 K

supposé vrai en plongée
Constante
P x V Cte
Volume
P. Abs.
P1 x V1 P2 x V2 Cte
eau
air
Descente la pression augmente, le volume diminue
Remontée la pression diminue le volume augmente
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Applications de Mariotte- I
Vol Cte 24 l 24 12 l 24 6 l 24 3 l 24

• Calcul du produit PV
• Prof Pression Abs Vol Cte
• 0 m 1 b 16 l 16
• 10 m 2 b 8 l 16
• 30 m 4 b 4 l 16
• 70 m 8 b 2 l 16

• Accidents barotraumatiques toutes les cavités
  creuses du corps humain, si elles restent
  fermées, sont soumises en descente et en montée à
  des variations importantes de leur volume.
• origine du problème remède
• Tympan s compenser
• Masque souffler du nez
• Sinus ne pas plonger
• Dents se faire soigner
• Poumons respirer

DESCENTE
MONTEE
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Applications de Mariotte - II

• Lestage sans utiliser un gilet (bouée), il nest
  pas possible de séquilibrer à profondeur
  variable.
• Un plongeur est en flottabilité neutre à 3m, sil
  descend, certains volumes diminuent combinaison,
  gilet, etc gt flottabilité de plus en plus
  négative.

• Equilibrage (dynamique) au Gilet
• Gonfler un peu gt montée lente gt flottablité
  augm. gt montée rapide
• Dégonfler un peu gt descente lente gt flottablité
  dim. gt descente rapide
• gt affiner le réglage déquilibre avec
  Poumon-Ballast

• Relevage dObjets pendant la remontée, le ballon
  ne cesse daugmenter son volume. Avant la
  profondeur où lensemble Objet-Ballon atteint une
  flottabilité neutre, il faut assister la
  remontée. Après cette profondeur, lensemble
  remonte seul de plus en plus vite.

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Applications de Mariotte - IIICalculs
approximatifs (intuitifs)

• Capacité des blocs
• Un bloc de 12 l gonflé à 200 bars est vidé
  (12l x 200b) (V x PA)
• à la surface PAbsP. Atm 1b
• gt V (12l x 200b)/1b 2400l
• à -30 m, PAbs 4b
• gt V (12l x 200b)/4b 600l

Le Bloc Plein Fermé
Air utilisé

• Calcul de consommation dair
• Un plongeur respire sur le rythme de 20l /min.
  Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars.
  Combien de temps peut il rester à 20 m?
• (12l x 200b) (V x 3 b)
• V (12l x 200b ) / 3b 800l à 20 m
• Temps à 20 m 800 / 20 40 minutes

Le Bloc Plein Fermé
Air utilisable à 20m
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Applications de Mariotte - IIICalculs exacts

• Capacité des blocs
• Un bloc de 12l gonflé à 200 bars est vidé à la
  pression absolue PA
• (12l x 200b) (12l x PA) (V x PA)
• si PAP.Atm1b gt V (12l x 199b)/1 2388l
• si PAP-30m 4b gt V (12l x 196b)/4 588l

Air utilisable
Le Bloc Plein Fermé
Le Bloc vide Ouvert

• Calcul de consommation dair
• Un plongeur respire sur le rythme de 20 l / min.
  Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars.
  Combien de temps peut il rester à 20 m, sil veut
  garder 50 bars de réserve ?
• (12l x 200b) (12l x 50b) (V x 3b)
• V (12l x 150b ) / 3b 600l à 20 m
• Temps à 20 m 600 / 20 30 minutes

Le Bloc Plein Fermé
Air utilisable à 20m
Le Bloc sur réserve
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Applications de Mariotte-IV

• Compresseurs
• Pour obtenir de lair sous fortes pressions, il
  suffit de diminuer son volume (Compression). Dans
  les compresseurs, on réalise cette opération en
  plusieurs fois (étages en série), en utilisant
  des pistons ou des membranes.

• Détendeurs
• Pour diminuer la pression dun air comprimé, il
  suffit daugmenter son volume (Détente) à laide
  dun piston ou dune membrane et dune chambre.
• Premier étage de la Haute à la Moyenne pression
• Second étage de la Moyenne à la Pression Ambiante

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LOI de Dalton (1766-1844)

• Composition de lair exact arrondi
• Oxygène O2 20,9 21
• Azote N2 79 79
• Gaz Carbonique CO2 0,03 0
  
• Gaz rares néon, argon, ... 0,07
  0

• Loi A température constante , la pression dun
  mélange gazeux est égale à la somme des
  pressions quaurait chacun des gaz sil occupait
  seul le volume total
• PP P. Abs X/100

supposé vrai en plongée
PP P. Abs x X/100
Pourcentage
P. Partielle
P. Abs PP1 PP2
P. Partielles de chacun des gaz
PAbs du mélange
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Applications de Dalton

• Profondeur limite et toxicité des gaz
• à partir de certaines PP, les gaz de lair
  deviennent toxiques.
• Air à 40m
• gt PPO2 5 x 20 /100 1b
• gt PPN2 5 x 80 /100 4b
• gt P-40m 1b 4b 5 b
• Loxygène devient toxique pour des pressions
  partielles supérieures à 1,5 b.
• gt 1,5 PAbs x 20/100
• gt PAbs maximale 7.5 b
• gt Prof limite à lair 65 m

• Elaboration des Tables de plongée
• Oxygénothérapie hyperbare

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LOI de Henry (1797-1878)-I

• Au bout dun certain tps
• Loi A température constante, la quantité de gaz
  dissous, à saturation, dans un liquide est
  proportionnel à la pression du gaz au dessus de
  ce liquide

Azote
supposé vrai en plongée
Tissus
P. Abs

• Dissolution Un liquide peut dissoudre une
  quantité maximum Q de gaz qui dépend
• Facteurs En plongée
• la nature du Gaz Azote
• la nature du Liquide Tissus (Compartiments)
• la Température Température du corps
• si T Q
• la Pression Profondeur
• si P Q
• la Surface de contact Tissus ou -
  vascularisés
• Agitation Q Attention aux efforts

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Applications de Henry - I

• Tension Cest la pression dun gaz dissous dans
  un liquide (ex TN2 la tension dAzote dans le
  sang).
• Saturation Cest létat (déquilibre) dun
  liquide à la pression P quand la Tension
  Pression Partielle Ambiante
• à saturation gt TN2 PPN2
• en sous-saturation gt TN2 croît vers PPN2
• en sur-saturation gt TN2 décroît vers PPN2
• en sur-saturation critique gt TN2 gt P.Abs gtgt
  PPN2
• le coefficient de sursaturation critique Sc donne
  la valeur maximale de la Tension pour un Tissu à
  une pression P
• T lt Sc P

• Gradient Cest la différence entre T et PP
• Période temps nécessaire pour diviser le
  gradient par 2
• Compartiment(tissu) parties du corps humain
  possédant le même comportement vis à vis de la
  dissolution de lazote même période et même
  sursaturation critique.
• cette classification nest pas identique à la
  classification des tissus anatomiques sang, os,
  muscle, graisse, ...

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Applications de Henry - II

• Tables de plongée La loi de Henry permet de
  calculer des temps de remontée de façon que les
  tissus chargés en azote ne soient jamais en
  sursaturation critique.
• Vitesse maximun de remontée
• Paliers de désaturation
• Tension dazote dissous due aux plongées
  précédentes.

SUR-SAT
SUR-SAT
1 b
Chaque correspond à une PPN2 de 0,8 b



Palier de désaturation
SUR_SAT CRITIQUE
SOUS-SAT
4 b



SUR-SAT
SOUS-SAT

8 b

SAT
SOUS-SAT
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Optique sous leau - I

• Les principaux effets
• LOUPE plus gros, plus proche
• OEILLERES le champs de vision rétrécit
• BLEU plus on descend, plus on perd les couleurs
• TROUBLE la visibilité diminue

• Absorption lumineuse
• Intensité lumineuse
• 0m 1m 10 m 20m 40m 400m
• 100 40 14 7 1,5 0
• Disparition des couleurs
• 0m 5m 15 m 25m 60m 400m
• rouge
• orange
• jaune
• bleu
• noir-blanc

• Diffusion Effet du à la réfraction et à la
  réflexion des rayons lumineux sur les particules
  en suspension dans leau.

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Optique sous leau - II

• Réflexion et Réfraction à la surface air-eau,
  les rayons lumineux
• rebondissent (10) sur la surface avec un angle
  égal à langle dincidence (réflexion)
• pénètrent (90) la surface avec un angle
  inférieur à langle dincidence (réfraction)

48 maxi
Plus gros(Taille x 4/3)
Plus proche(Dist. x ¾)
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Acoustique sous leau

• Ce nest pas Le Monde du Silence
• bulles et détendeurs
• hélices et moteurs
• animaux oursins, baleines, langoustes, etc.
• cri, rire dans lembout
• choc sur le bloc, shaker
• pétard de rappel

• Vitesses du son
• dans lair 330 m/sec
• dans leau 1500 m/sec

Communications entre plongeurs

• Direction
• dans leau, il est très difficile de localiser
  lorigine dun son, car les ondes sonores
  arrivent presquen même temps aux deux oreilles
  (pas deffet stéréo).

• Absorption
• dans leau, les sons sont rapidement atténués
  avec la distance, et les aigus plus vite que les
  graves. On entend un HB à quelques dizaines de
  mètres, et un cargo à quelques milles.

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Compléments et exercices

• Pression hydrostatique
• Un bathyscaphe en immersion maintient une
  pression interne de 1 bar et subit une pression
  externe de 100 bars. Quelles forces sexercent
  sur un hublot de 100 cm2 ?
• Fext 100 b 100 cm2 Fint 1 b 100 cm2
• 10 Tonnes 100 Kg

• Flottabilité
• Un masque de plongée pèse 200 g et contient un
  volume dair de 0,350 litre quand il est porté.
  Le volume du masque non porté (jupe et verre) est
  de 0,050 litre. Calculer la flottabilité due au
  masque pour le plongeur qui le porte.
• Que se passe t il si on jette ce masque à leau?
  Flottabilité?
• Que se passe t il si on pose ce masque
  délicatement à surface dune eau calme?
  Flottabilité?

• Mélanges respiratoires la composition des
  mélanges peut être calculée pour des plongées
  spécifiques.
• Mélange O2 et N2 avec PP02 1,6 à 40 m ?
• gt 1,6 5 b X/100 gtX 32
• gt Mélange avec 32 O2 et 68 N2