Comité Départemental du Val de Marne – Marc TISON – Moniteur Fédéral 2e degré

Comité Départemental du Val de Marne – Marc TISON – Moniteur Fédéral 2e degréComité Départemental du Val de Marne – Marc TISON – Moniteur Fédéral 2e degré

ELEMENTS DE BASE POUR LE ELEMENTS DE BASE POUR LE

CALCUL DES TABLESCALCUL DES TABLES

DE PLONGEESDE PLONGEES

John Scott HALDANEJohn Scott HALDANE

BASES POUR LES CALCULS DES TABLES DE PLONGEESBASES POUR LES CALCULS DES TABLES DE PLONGEES

Ainsi, l’objectif des tables est de permettre une décompression en sécurité. Le responsable de cette décompression nécessaire est l’azote qui se dissout et qui n’est pas métabolisé comme l’oxygène. Pour cela, il nous faut suivre dans notre organisme le trajet de l’azote et découvrir les éléments de base qui président à la réalisation des tables de plongées.

Le modèle de Haldane

En 1906, le gouvernement anglais inquiet de l'incidence des accidents de décompression chez les travailleurs sous pression demande à l'écossais J.S. Haldane de poursuivre les travaux de Paul Bert afin de fournir un moyen de prévention à la maladie. L'étude expérimentale qu'il mena sur des chèvres permit à Haldane de fournir le premier jeu de table de décompression. Leur usage fut aussitôt répandu chez les scaphandriers et le taux d'accident chuta significativement. Non seulement Haldane emprunta à P. Bert l'idée d'une remontée lente, mais il mis en évidence que si le rapport entre tension en azote dans le corps et pression ambiante excédait pas un certain seuil, l'accident ne se produisait pas.


Rappel de quelques aspects physiques et physiologiquesRappel de quelques aspects physiques et physiologiques

Un certain nombre de lois physiques mettent en évidence la taille, le pourcentage et la quantité de gaz dissous dans les liquides et donc dans l’organisme du plongeur.

John Dalton pour sa formulation des pressions partielles et l’emploi éventuel de mélange autre que l’air. PP = P.Abs x X/100

Aimé Mariotte et Robert Boyle pour leurs travaux sur la variation du volume d’un gaz en fonction de la pression absolue. P1 x V1 = P2 x V2

William Henry dans son application sur la quantité des gaz dissous à saturation.•en fonction de Surface de contact •Nature du gaz et des liquides •Variation de température

•(Loi de Charles) P1/T1 = P1/T1

Pompe

CoeurCoeur

Source de pression

BouteilleBouteille

Surface de contact

Alvéoles pulmonairesAlvéoles pulmonaires

TissusTissus

Compartiments

CaractéristiquesCaractéristiques

du tissusdu tissus

Ouverture des compartiments

AnalogieAnalogie


Rappel sur la notion de compartiment et de périodeRappel sur la notion de compartiment et de période

« La période d’un compartiment est le temps nécessaire à ce compartiment pour absorber ou restituer la moitié de la quantité de gaz qui lui manque ou qu’il a en trop pour être à saturation ».

Soit un compartiment ‘C’ de période 10’ qui dissous (ou élimine) 50% de ce qu’il peut dissoudre (ou éliminer) en 10’. Durant les dix minutes suivantes il en sera de même, il dissoudra (ou éliminera) 50% de la quantité restante soit 25%.

Le résultat pour un compartiment de 20’donnera 50% + 25% = 75% de gaz (N2) dissous ou éliminé.

Cette méthode empirique nous donne le tableau suivant :


1 période 1 période ‘t’‘t’ élimine ou dissous élimine ou dissous 0,500,50 50% 50%

2 périodes ‘t’2 périodes ‘t’ 0,750,75 75%75%

3 périodes ‘t’3 périodes ‘t’ 0,87500,8750 87,50%87,50%

44 0,93750,9375 93,75%93,75%

55 0,968750,96875 96,87%96,87%

66 0,984370,98437 98,44%98,44%

77 0,992190,99219 99,22%99,22%

88 0,996090,99609 99,61%99,61%

99 0,998040,99804 99,80%99,80%

1010 0,999020,99902 99,90%99,90%

1111 0,999510,99951 99,95%99,95%

et pour 12 périodeset pour 12 périodes 0,999770,99977 99,98% 99,98%

arrondis à 100%arrondis à 100%


Table « empirique »Table « empirique »

Identification des Compartiments et Coefficient de Identification des Compartiments et Coefficient de Sursaturation CritiqueSursaturation Critique

L’organisme humain est composé à 90% d’eau, liquides plus ou moins concentrés et

vascularisés. Ces liquides que nous appelons compartiments regroupent un certain

nombre de tissus organiques qui ont les mêmes particularités à travers des aptitudes

propres à dissoudre et à éliminer l’azote de manière identique

Parmi les compartiments les plus courants on citera entre autres, le sang, le système

nerveux, les tissus adipeux ou graisses, les tissus musculaires, les tissus osseux et

cartilagineux etc...


Pour comprendre…..un peu d’histoirePour comprendre…..un peu d’histoire

Deux savants sont à l’origine de l’utilisation des tables de plongée.

Tout d’abord on doit à Paul Bert, physiologiste et homme politique français (1833-1886) de découvrir que les accidents de plongée pendant et à l’issue de la décompression sont dus à l’azote. A la suite des travaux de Paul Bert, l’écossais John Scott Haldane, également physiologiste, définira un peu plus tard un rapport approximatif de sursaturation critique le «SC» supportable ou admissible par l’organisme pour la décompression de l’azote.


Paul Paul BertBert

John Scott John Scott ALDANEALDANE

J.S. Haldane établira ainsi en 1908 les premières tables de plongée. L’évolution des

connaissances et l’approximation de ces dernières inciterons certaines marines

militaires à élaborer des tables plus sérieuses et plus précises

Aujourd’hui l’élaboration des tables de plongée demande plusieurs étapes. Tout

d’abord le choix d’une hypothèse physiologique à travers un éventail de

compartiments préalablement sélectionnés. La mise au point d’un modèle

mathématique correspondant à l’hypothèse physiologique. Enfin, déterminer la

population à laquelle est destinée la table, suites d’expérimentation animales mais

aussi humaine en caisson hyperbare. Pour la validation finale, il convient également

d’introduire une formulation statistique d’un risque d’ADD acceptable pour chaque

compartiment en fonction de son temps d’exposition.

Ce rapport est le suivant :Ce rapport est le suivant :

Tension du Gaz Tension du Gaz TN2TN2 22

Pression AbsoluePression Absolue P.AbsP.Abs 11


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Périodes 5’ 7’ 10’ 15’ 20’ 30’ 40’ 50’ 60’ 80’ 100’ 120’

SC 2,72 2,54 2,38 2,20 2,04 1,84 1,68 1,61 1,58 1,56 1,55 1,54


Le tableau présenté ci-après donne les valeurs pour 12 compartiments de 5 à 120 minutes sélectionnés pour le calcul des tables la Marine Nationale Française, tables réajustées en 1990 d’après celles du GERS 56. Cette sélection représente pour les MN90 un éventail aussi large que possible des réactions de l’organisme vis à vis de l’azote en milieu hyperbare.

La seconde ligne donne les valeurs du coefficient de Sursaturation Critique pour chaque compartiment, Tension à ne pas dépasser en fin de plongée. On appréciera chacune de ces 12 valeurs de SC par comparaison avec le rapport approximatif initialement introduit par Haldane.

Identification des Compartiments et Coefficient de Sursaturation CritiqueIdentification des Compartiments et Coefficient de Sursaturation Critique (suite) (suite)

Formule de calcul de la TNFormule de calcul de la TN22 à la fin d’une plongée à la fin d’une plongée

Les schémas et les calculs simples présentés jusqu’ici ne correspondent jamais aux

plongées réalisées car dans la réalité, ceux-ci sont bien plus complexes en raison de la

très grande diversité des paramètres pris en compte pour calculer la TN2 admissible

en fin de plongée.

En résumé, nous avons 12 compartiments ayant chacun leur propre période, des

pressions pour les tables MN90 à 60m qui s’échelonnent de 1 à 7 bars, des temps

d’immersion très variables, l’emploi éventuel de mélanges respiratoires, la

possibilité de faire des plongées en altitudes et celle d’inhaler de l’O2 pur pour finir

les paliers.


Tous ces paramètres font que les éléments de base pour le calcul des tables se transforment rapidement en un véritable parcours du combattant, même pour les amateurs éclairés de calculs en tout genre.

La formule

TN2 = t0 + (tf –to) x X%

• t0 est la Tension initiale de départ

(en surface ou du fond)

•tf est la Tension finale d’arrivée

(au fond, au palier, ou surface)

•(tf - t0) est défini comme le

gradient ou «G»

•X% constitue le nombre de période


Formule de calcul de la tN2 à la fin d’une plongée (suite)Formule de calcul de la tN2 à la fin d’une plongée (suite)

Exemple :Exemple :

1. A l’occasion d’une plongée de 20’ à -40m, calculer pour un compartiment 10’ la PPN2 à la fin de cette plongée. La P.Atm. est de 1 bar.

2. Calculer également pour ce même compartiment la PPN2 à la fin d’une remontée de 20’.

1. En surfaceEn surface 1 bar soit PPN2 = 1 x 80/100 ou 80%

tN2 Initiale ou t0 = 0,80 bar

Au fondAu fond 5 bar soit PPN2 = 5 x 80/100

tN2 finale ou tf = 4 bar

tN2= 0,80 + (4 - 0,80) x 75 % = 3,20 bar3,20 bar

2. Le retour en surfaceLe retour en surface tN2 = 3,20 + (0,80 - 3,20) x 75 % = 1,40 bar1,40 barDépart surface - retour surface

= 0,80 - 1,40 = 0,60 bar c’est la majoration


En surface t0 = 0,80

Au fond tf = 4,00 bar

G = Gradient ou

tf – t0 = 3,20 bar 75%

50%

10’ 10’ 10’ 10’

50%

75%

2,4b

3,2b

2b

1,4b


Le déroulement d’une plongéeLe déroulement d’une plongée

Au cours d’une plongée, le niveau de saturation atteint par un compartiment dépend donc de la différence entre la PPN2 en surface (départ) et la PPN2 au fond (profondeur

de plongée). Elle dépend aussi du temps (périodes) que durera la plongée (fin de plongée = départ du fond et vitesse de remontée constante et appropriée).

Ex :Ex : Pour les compartiments ‘C’30’ et ‘C’60’, période d’1 heure à -50m. formule et schéma.

En surface PPN2 = P.Abs. x X% = 1 x 80/100 = 0,80 b

Au fond PPN2 = P.Abs. x X% = 6 x 80/100 = 4,80 b


2,80 b2,80 b

3,80 b3,80 b

Au fond PPN2 = Au fond PPN2 = tf tf = 4,80 b= 4,80 b

Gradient Gradient = 4 bars= 4 bars

Surface PPN2 = Surface PPN2 = t0t0 = 0,80 = 0,80

tNtN22 C30’= 2 périodes C30’= 2 périodes

= 0,80 + G (4,00) x 75%= 0,80 + G (4,00) x 75%= = 3,80 bars3,80 barstNtN22 C60’ = 1 période C60’ = 1 période

= 0,80 + G (4,00) x 5= 0,80 + G (4,00) x 5 = = 2,80 bars2,80 bars

30’30’30’30’

50%50%

75%75%


Le déroulement d’une plongéeLe déroulement d’une plongée - - La remontéeLa remontée

Lorsqu’il y a une baisse de la pression ambiante, les compartiments subissent cette baisse de pression et commencent leur dégazage. Ce dégazage sera plus ou moins important surtout en fonction de la rapidité de la baisse de pression (vitesse de remontée). Chaque compartiment ayant ses propres limites de déssaturation, on doit tenir compte de leur coefficient respectif de sursaturation critique à ne pas dépasser afin d’éviter un accident. Ce coefficient de sursaturation critique s’obtient ainsi :

SC =SC = tN2 finale dans le compartiment / Pression Ambiante (ou P.abs.)tN2 finale dans le compartiment / Pression Ambiante (ou P.abs.)

Dans notre exemple, si nous remontons directement en surface (P.Abs =1) nous obtenons pour nos deux compartiments :

C 30’ = 3,80 / 1 = 3,8 bar pour un SC admissible de 1,84 bar

C 60’ = 2,80 / 1 = 2,8 bar pour un SC admissible de 1,58 bar

Pour ces compartiments, leur limite est dépassée, c’est l’accident.Pour ces compartiments, leur limite est dépassée, c’est l’accident.


Le déroulement d’une plongéeLe déroulement d’une plongée - - Les paliersLes paliers

Nous avons vu que ces deux compartiments

dépassaient chacun leur limite de SC si nous les

remontons en surface. Il faut donc calculer la

profondeur du ou des paliers nécessaires à la

poursuite de la remontée……………………. …..faudrait pouvoir !!!

Afin de pouvoir remonter ces compartiments à la

surface, sans dépasser à aucun moment le

coefficient de sursaturation critique de chacun

d’entre eux, il est nécessaire de faire des paliers.

La hauteur du ou des paliers est donc déterminé

par le compartiment qui atteint le premier sa limite

de sursaturation. Ce compartiment est alors appelé

«compartiment directeur ».


Pour notre C 60’ P.Abs = tN2/SC = 2,8 0 / 1,58 = 1,772 bar

P.Relat. = (P.Abs.- P.Atm.) x 10 = 0,772 ou 7,20m

Le déroulement d’une plongéeLe déroulement d’une plongée - - Les profondeur des paliersLes profondeur des paliers

Il faut entendre par profondeur des paliers la recherche d’une Pression Absolue que l’on traduira ensuite en Pression Relative et en mètre linéaire.

Pour notre C 30’ P.Abs = tN2/SC = 3,80 / 1,84 = 2,065 bar

P.Relat. = (P.Abs.- P.Atm.) x 10 = 1,065 ou 10,65m

…ouais, là c’est bon !!!!

Les paliers s’effectuant de 3m en 3m, le compartiments 30’ est directeur et doit être arrêté à -12m puisque qu’il exige cette profondeur.


La plongée en altitudeLa plongée en altitude

La plongée en altitude n’est pas bien différente de la plongée au niveau de la mer. Il convient toutefois de se rappeler que la pression atmosphérique de départ est toujours inférieur à la pression atmosphérique mer.

Prenons tout de suite un exemplePrenons tout de suite un exemple : Un lac de montagne où règne une P.Atm. de

608 mmHg

Calculer les tN2 préalablement saturées pour C 15’ et C 30’ et pour une plongée d’une heure.

Surface du lac La PPN2 Lac = La PPN2 Mer x (P.Atm.Lac / P.Atm.Mer)

Donc PPN2 Lac = 0,80 x (608mmHg / 760mmHg) = 0,64 b


A -40m Lac P.Abs. Lac = P.Atm.Lac + P. Relat.Lac

608 / 760 = 0,80 + 4 = 4,80 b

PPN2 Lac = 4,80 x 80/100 = 3,84 b

G = tf - t0 = 3,84 - 0,64 = 3,20 b

Formule : tN2 = t0 + (tf – t0) x X%

C 15’ 4 périodes soit 0,9375 tN2 = 0,64 + (3,20 x 0,9375) = 3,64 b

C 30’ 2 périodes soit 0,750 tN2 = 0,64 + (3,20 x 0,750) = 3,04 b

Hauteur des paliers en Lac en fonction de la P.Atm.Hauteur des paliers en Lac en fonction de la P.Atm.

Palier Mer x (P.Atm.Lac / P.Atm.Mer) = Palier Lac en altitudePalier Mer x (P.Atm.Lac / P.Atm.Mer) = Palier Lac en altitude

3m x 608 / 760 = 2,40m

6m = 4,80m

9m = 7,20m

12 = 9,60m


C 15’ tN2/ SC = 3,64 / 2,20 = 1,65 b

P.Relat.= (P.Abs - P.Atm.) / 10

(1,65 - 0,8) x 10 = 8,50 bar palier à 9,60m

C 30’ tN2 / SC = 3,04 / 1,84 = 1,65 b idem.

Vitesse de remontéeVitesse de remontée

La vitesse de remontée en lac de montagne est fonction d’un rapport de pression existant entre le Lac et la Mer.

A - 40m en Lac le rapport d’une P.Abs. de 4,80 b par une P.Atm. de 0,80 b = 6

En mer, pour obtenir un rapport de pression équivalant à « 6 » il faut une profondeur de……...-50m.

On mettra le même temps en mer pour faire une remontée de -50m à la surface qu’une remontée en Lac de -40 à la surface.

Toujours dans notre exemple, la remontée en Lac de -40 m au palier à -9,60m soit une différence de 30,40m est équivalente en temps à une remontée de -50m à -12m soit une différence de 38m.


Vitesse de remontée (suite)Vitesse de remontée (suite)

Le rapport de ces deux distances nous permet d’obtenir : 30,40 / 38 = 0,80

En mer 38m / 15m/mn = 2,53 d’où 30,40 / 2,53 = 12m/mn

Cela revient à écrire :

Vitesse Remontée Mer = V.R.Lac x (P.Atm.Lac/P.Atm.Mer)

15m/mm x 0,80 = 12m/mn

La remontée est donc plus lente en lac, puisque la P.Atm. est moins importante.


Exercices d’applicationExercices d’application

Exercice n° 1Exercice n° 1 - Pour les compartiments C5’, C15’ et C30’

1. Calculer les tensions finales respectives pour une immersion de 60’ à -30m. P.Atm. 1 bar.

2. A la fin de l’immersion quels sont les paliers qui devront être fait et quel est le compartiment directeur.

3. Calculer la tN2 finale au bout d’une remontée de 30’ et la vitesse de remontée. Quelle conclusion en tirez-vous ?

1) Tensions Finales

tN2 pour t = t0 + (tf - t0) x X%

C 5’= 0,80 + (3,20 - 0,80) x 100 % (12 périodes) = 3,20 bars

C 15’= 0,80 + (3,20 - 0,80) x 93,75 % (4 périodes) = 3,02 bars

C 30’= 0,80 + (3,20 - 0,80) x 75 % ( 2 périodes) = 2,60 bars


2) Hauteur des Paliers

tN2 f / SC

C 5’ = 3,20 / 2,72 = 1,176 b 1,76 m palier à -3m

C 15’ = 3,02 / 2,20 = 1,386 b 3,86 m palier à -6m

C 30’ = 2,60 / 1,84 = 1,413 b 4,13 m palier à -6m

Les C 15’ et 30’ sont directeurs.

c) Remontée en 30’

Prof.Moy. = (Prof.Plongée +P.Palier) / 2

Prof.Moy. = (30 + 6) / 2 = 3 bars

PPN2 à 3 bars = 3 x 80/100 = 2,4 bars

Exercice n° 1 (suite)Exercice n° 1 (suite)


C 5’ t/T = 30 / 5 = 6 périodes soit 0,9844 ou 98,44%

tN2 = 3,20 + (tf 2,40 - t0 3,20) x 0,9844

3,20 + ( - 0,7875) = 2,41 b

tN2 = 2,41 b < SC 2,72 = surface

C 15’ t/T = 30 / 15 = 2 périodes soit = 0,75 ou 75 %

tN2 = 2,60 / SC 2,20 = 1,181= 1,81 m Palier 3m

C 30’ t/T = 30 / 15 = 1 période soit 0,50

tN2 = 2,80 / SC 1,84 = 1,521 b = 5,21 m Palier 6m



ConstatationConstatation - A l’issue de cette remontée, le palier initial pour le C 15’ n’est plus

nécessaire.

Par contre la tN2 de C 30’ passe de 1,413 b à 1,521 b, ce qui confirme qu’une

remontée très très lente favorise une continuité de dissolution et doit donc bien être

intégrée dans le temps total de la plongée.

Vitesse de remontée

t = (30 -6) /x (t) 30’ = 24 / x D’ou x = 24 / 30 = 0,80m/mn



Exercice n° 2 - A la fin d’une plongée, on constate pour le C 60’ une PpN2 de

1,74 b et pour le C 120’ une PpN2 de 1,52 b.

•Alors, quelles seront les tN2 après 2h00 à l’air

•Et après 2h00 à l’O2 pur.

C 60’ tN2= t0 1,74 + (tf 0,80 - t0 1,74) x 0,75 = 1,035 b

C120’ tN2 = t0 1,52 + (tf 0,80 - t01,52) x 0,50 = 1,16 b

tN2 après 2h00 à l’O2 pur

C 60’ tN2 = t0 1,74 + (tf 0,00 - t0 1,74) x 0,75 = 0,435 b

C 120’ tN2 = t0 1,52 + (tf 0,00 - t0 1,52) x 0,50 = 0,76 b


ConclusionConclusion

De retour en surface, tous les compartiments ne sont pas revenus à leur tN2 initiale de

surface de 0,80 bar d’où l’image que nous gardons d’une tension d’azote résiduelle par

une valeur en «lettre» qui nous est fournie dans les tables de plongée.

Cette valeur définie le compartiment directeur à la surface, le GPS ou groupe de

plongées successives.

Pour les tables MN90 le compartiment directeur est le Compartiment 120’. La tN2

finale de ce compartiment s’éliminera progressivement à la pression atmosphérique

et déterminera à travers les intervalles de temps la tN2 qui servira au calcul de la

majoration pour les plongées successives.

Le compartiment 120’ met 6 périodes à se saturer et se déssaturer soit 12 heures.


Le temps que mettra ce compartiment directeur à se débarrasser de son trop plein

d’azote peut être raccourci par inhalation d’O2 pur (sous contrôle) car on augmente

le gradient entre la tN2 et l’organisme.

Conclusion (suite)Conclusion (suite)

La PPN2 externe passera à 0,00 au lieu de 0,80. En théorie,

ce principe est vrai mais l’effet de l’02 pur sur l’organisme

crée une vasoconstriction des vaisseaux et capillaires

sanguins qui freine en partie son action.

Toutefois cette méthode permet de raccourcir d’un tiers le

temps de ses paliers dès la profondeur de 6m, ce qui n’est

déjà pas si mal.

Période

Organes concernésCompartiment 1 5 min reins

Compartiment 2 10 min estomac, viscères, foie, système nerveux central

Compartiment 3 20 min viscères, foie, système nerveux central

Compartiment 4 40 min peau

Compartiment 5 80 min peau, muscles, coeur

Compartiment 6 160 min muscles

Compartiment 7 320 min muscles, articulations, os, graisse

Compartiment 8 640 min gras, articulations, os, reste du corps

« Périodes » utilisées par le modèle ZH-L8 ADT pour calculer la décompression


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Périodes 5’ 7’ 10’ 15’ 20’ 30’ 40’ 50’ 60’ 80’ 100’ 120’

SC 2,72 2,54 2,38 2,20 2,04 1,84 1,68 1,61 1,58 1,56 1,55 1,54

« Périodes » utilisées par le modèle MN90 pour calculer la décompression

Comparaison (à titre purement Comparaison (à titre purement indicatif)indicatif)

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