Skip to content

Plongée : l’azote – Workman

février 26, 2013

Rappel des épisodes précédents

Les travaux sur la décompression ont commencé historiquement avec Paul Bert et John Scott Haldane au début du XXe siècle. Pour résumer le billet à propos de Haldane, il a divisé le corps en 5 compartiments virtuels composés des tissus qui se saturent et désaturent en azote à des vitesses similaires. Il a fixé une règle de décompression : pour éviter la formation de bulles, il faut remonter à 10 mètres par minutes en respectant des paliers sur base d’un ration de 2/1 entre profondeur de départ et profondeur du palier suivant.

Compartiment 1 2 3 4 5
Période 5 10 20 40 75

Plancher et plafond

Ceci introduit les notions de plancher et plafond en plongée. Quand on planifie une plongée à 60 mètres par exemple, cette profondeur devient un plancher qu’on ne peut pas franchir, c’est-à-dire ne pas aller plus profond. En plongeant plus profond que 60 m, le plongeur s’expose à une pression partielle supérieure qui peut devenir toxique. De plus, plonger plus profond va modifier le planning de décompression. Dans notre cas, dépasser 60 mètre entraîne une pression partielle en N2 bien supérieure à 3.24 ATA et une pression en O2 supérieure à 1.6 ATA. Peu importe la raison, quand on planifie un plancher pour une plongée, on le respecte. « Plan the dive and dive the plan ».

Illustration des notions de plancher et de plafond

Illustration des notions de plancher et de plafond

En remontant, des paliers peuvent être planifiés. Certains paliers sont optionnels, d’autres sont obligatoires, c’est à dire que si un plongeur remonte plus haut, des bulles se forment et il développe une maladie de décompression. Cette limite est représentée par la courbe de plafond en pointillés. La profondeur de chaque palier est un plafond qu’il ne faut pas franchir, c’est-à-dire ne pas s’approcher plus de la surface. Pour les paliers optionnels, c’est le plongeur qui les définit pour augmenter sa sécurité. Le plongeur peut décider de les supprimer si besoin. En cas de danger mortel, même les paliers obligatoires seront éviter et le plongeur sera placé sous oxygène et en caisson de décompression.

Robert Workman

Dans les années 1960, Robert D. Workman travaille pour l’U.S. Navy. La Navy n’est pas satisfaite des résultats obtenus en utilisant les tables de Haldane, principalement pour les plongées longues ou profondes. Et ce malgré la mise en place d’adaptations, certaines malheureuses, des tables de Haldane.

ibm_7090_computer

Ordinateur en 1950

Workman élabore donc une nouvelle théorie exponentielle de la saturation et la désaturation pour les plongées à l’air (azote-oxygène) et aux mélanges hélium-oxygène. La théorie de base est la définition de valeurs limites de saturation excessive tolérée à des pressions variables, donc à des profondeurs variables, et ce tant d’azote que d’hélium. C’est la supersaturation. Si aucun compartiment ne dépasse cette valeur de supersaturation, le plongeur peut faire surface sans faire de palier.

L’époque se caractérise par l’arrivée des premiers ordinateurs et Dwyer a présenté un rapport à la Navy pour calculer la décompression par ordinateur en 1956. Le travail de Dwyer était basé sur les travaux de Boycott, Damant et Haldane (1908). Hors de question de plonger avec ce genre d’ordinateur bien entendu…

La première modification posée par Workman est d’ajouter des compartiments de période plus longue en considérant que certains tissus auront besoin de plus de temps pour se désaturer complètement suite à des plongées plus longues ou plus profondes que celles expérimentées par Haldane. Les nouveaux compartiments ont des périodes de 160, 200 et 240 minutes.

Compartiment 1 2 3 4 5 6 7 8
Période 5 10 20 40 75 160 200 240

Plancher et plafond

La deuxième modification concerne le ratio de 2/1. Ce nouveau ratio ignore la présence de l’oxygène comme facteur responsable de la formation de bulles. Pour ne plus tenir compte que de l’azote dans la décompression aux plongées à l’air et comme il y a 70% d’azote dans l’air, le ratio de 2/1 est modifié en faisant 2 x 0.79 (le ratio de 2 multiplié par le pourcentage d’azote dans l’air) soit un ration de 1.58/1. Workman travaille sur une différentiation des seuils de saturation variables en fonction des différents compartiments et en fonction de la profondeur.

Les M-values

La principale modification des travaux de Haldane est que le modèle de Workman prend compte le fait que chaque compartiment peut supporter une quantité différente de supersaturation et que ces quantités changent avec la pression donc la profondeur. La relation entre supersaturation et pression est linéaire. Linéaire alors que la relation entre le pourcentage de saturation et la période est exponentielle. C’est une modification majeure dans l’approche de la décompression.

La supersaturation pour chaque compartiment est définie comme la M-value de ce compartiment. Le M-value signifie maximale, on pourrait donc traduire M-value par valeur maximale mais l’abréviation Vmax correspondant à la vitesse maximale, M-value sera utilisé pour éviter toute confusion. Dépassez cette M-value lors de votre remontée et c’est l’accident de décompression.

En lien avec les travaux de Dwyer, Workman adapta directement le résultat de ses recherches à la programmation des ordinateurs plutôt que de produire des tables. Pour les plongeurs, une représentation graphique est plus utilisée : le graphe des pressions et des profondeurs.

Graphe de base pour la représentation de la décompression.

Graphe de base pour la représentation de la décompression.

Nous l’utiliserons pour représenter toutes les procédures de décompression. Prenons le temps de bien le comprendre. Horizontalement, sur l’axe des X, la pression ambiante, soit la profondeur à laquelle le plongeur évolue. La surface est donc à 1 sur l’axe des X, l’axe horizontal ce qui correspond à la surface où la pression absolue est bien d’une atmosphère. Verticalement, sur l’axe des Y, la pression partielle du gaz considéré, l’azote mais aussi parfois l’hélium ou les deux à la fois.

Avec Workman, à une profondeur donnée correspond une pression maximale dans chaque compartiment.

Avec Workman, à une profondeur donnée correspond une pression maximale dans chaque compartiment.

Le second graphe montre qu’à toute profondeur (ou pression ambiante absolue) correspond une pression de gaz sur la droite des M-value. Cette pression du gaz, sa M-value, est la pression maximale absolue qu’un compartiment hypothétique peut tolérer sans présenter de symptômes de maladie de décompression. Ces M-values augmentent de façon linéaire en fonction de la profondeur, ce qui est une des hypothèses de Workman.

Les deux graphes suivants expliquent la décompression. Chaque graphe se lit de droite à gauche.

Début de remontée : le plongeur commence la remontée et les compartiments rapides se désaturent et donc leur pression partielle en azote diminue. C’est la désaturation pendant la remontée. Pour simplifier ces illustrations, un seul compartiment est représenté. Certains logiciels représentent tous les compartiments alors que d’autres représentent uniquement le compartiment directeur, le compartiment le plus proche de son seuil de supersaturation par rapport aux autres compartiments.

Simulation d'une plongée : première partie de la décompression

Simulation d’une plongée : première partie de la décompression

  • La remontée peut se poursuivre jusqu’au moment où la pression dans un des compartiments va atteindre la valeur de la M-value pour ce compartiment (1 sur le schéma).
  • À ce moment, le plongeur effectue un palier de décompression. Pendant ce palier, tous les compartiments se désaturent en fonction de leur période propre.
Simulation d'une plongée : la décompression complète pour le compartiment directeur

Simulation d’une plongée : la décompression complète pour le compartiment directeur

  • Le palier se poursuit pendant un temps qui est défini en fonction de la M-value du palier suivant. Quand la pression partielle en azote du compartiment directeur est inférieure à la M-value à une profondeur de 3 mètres moins profond, le palier actuel est terminé et le plongeur remonte jusqu’au palier suivant (2 sur le schéma).
  • Et ainsi de suite jusqu’à la surface où le plongeur terminera sa désaturation (en rouge sur le schéma).

La décompression selon Workman

  1. Après un temps de fond en plongée, le plongeur remonte jusqu’à ce que son niveau de saturation atteigne une valeur proche de la M-value ou seuil de supersaturation.
  2. A cette profondeur, si le plongeur dépasse ce plafond, la quantité de gaz dissous dans le compartiment dépasse la M-value ou seuil de supersaturation. La quantité de bulles augmente et de silencieuses, elles deviennent symptomatiques. De non ressentis ou d’anecdotiques, les symptômes deviennent pathognomoniques : le plongeur fait une maladie de décompression.
  3. Avant d’atteindre ce plafond, le plongeur effectue un palier pour éliminer une grande quantité de bulles silencieuses, c’est-à-dire désaturer jusqu’à ce qu’il puisse remonter jusqu’au palier suivant.
  4. La profondeur du palier suivant est déterminé quand la M-value d’une profondeur supérieure est atteinte.
  5. Le plongeur remonte et atteint sa M-value et fait donc un palier.
  6. Ainsi de suite jusqu’à la surface.
Le concept de la M-value

Le concept de la M-value

De cette façon, les compartiments du plongeur ne dépasseront jamais les M-values. Une sécurité supplémentaire pourrait être introduite en augmentant la distance entre la ligne de la M-value du compartiment directeur et le profil de désaturation choisi par la plongeur. Nous en parlerons dans un prochain billet sur Bühlmann et les « gradient factors ».

Sources

  • Anttila, M. Gradient factors. Consulté sur http://www.aqua.ru/imu/Image/image_gradient/grad.pdf le 5 janvier 2013
  • Baker, E. C. (1998). Understanding M-values. Immersed–International Technical Diving Magazine, 3 (3).
  • Baker, E. C. (1998). Clearing Up The Confusion About » Deep Stops. Immersed–International Technical Diving Magazine, 3(4).
  • Workman, Robert D. (1965) Calculation of Decompression Schedules for Nitrogen-Oxygen and Helium-Oxygen Dives. Research Report 6-65, U.S. Navy Experimental Diving Unit, Washington, D.C. Consulté sur http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/620879.pdf le 5 janvier 2013
Publicités

From → Plongée

3 commentaires
  1. samuel permalink

    Trés bon article. Merci.
    J’attends maintenant l’épisode sur les facteurs de gradient !

Trackbacks & Pingbacks

  1. Plongée : les gaz de l’air et la profondeur | Idées et expériences
  2. Plongée : l’azote – Haldane | Idées et expériences

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

%d blogueurs aiment cette page :