COURS N2 1ère partie

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COURS THEORIQUES PLONGEE
NIVEAU 2
(1ère partie)
Crée par le CAPCO le XX/XX/2013
INTRODUCTION
Les pages suivantes pourront vous servir d’ouvrage de référence pour
préparer un examen ponctuel, mais cela ne doit pas être un quelque chose qu’on lit et
qu’on range, vous pourrez à tout moment vous y reporter.
Ces informations vont vous permettre de préparer l’accession à la plongée
autonome; cela ne suffira pas, il faudra également vous préparer au niveau physique
et technique.
Vous trouverez à la fin des informations sur les structures existantes ainsi
qu’un historique des différentes techniques.
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I.
CONTENU DE L’EXAMEN
1.
Conditions de candidature
Etre licencié à la FFESSM
Etre âgé d’au moins 16 ans (autorisation parentale pour les moins
de 18 ans)
Etre titulaire du niveau 1 de la FFESSM ou équivalent
Etre en possession d’un certificat médical de non contre-indication
à la pratique de la plongée établi depuis moins d’un an par un
médecin fédéral FFESSM ou par un médecin du sport ou par un
médecin hyperbare.
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2.
Prérogatives
Le Niveau 2 atteste de compétences; il s’agit des conditions minimales
d’accès aux prérogatives définies par le code du sport.
Il va pouvoir évoluer et intervenir de manière autonome (palanquée de 2
ou 3 Niveau 2 mini) dans l’espace médian sous le contrôle d’un directeur de
plongée qui choisit et fixe les paramètres.
Il va aussi pouvoir évoluer dans l’espace lointain encadré par un Niveau 4
minimum.
C’est aussi le niveau technique minimum pour l’accès à l’initiateur de
club.
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3.
Contrôle des acquis
Compétence 1a: Utiliser son matériel
Idem Niveau 1 mais la gamme des matériels inclura le système gonflable
de stabilisation, le matériel nécessaire à l’autonomie et le matériel utilisé par le
groupe de plongeurs.
Pour l’entretien courant, connaissance de la conduite à tenir face aux
pannes les plus fréquentes.
Compétence 1b: Comportement et gestes techniques en surface
Idem Niveau 1 mais vérifiée en milieu naturel avec le système gonflable
de stabilisation.
Mises à l’eau depuis un bateau.
Déplacements avec le scaphandre (env. 250m) avec plusieurs techniques
en fonction du matériel, de l’état de la mer et de la réserve d’air.
Capelage et décapelage du scaphandre en surface.
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Compétence 2: immersions et retour en surface
Technique d’immersion et descente sur un fond de 20m.
Maîtrise de la remontée instinctive selon la procédure choisie sans l’aide
d’instrument.
Maintien d’un palier sans autre repère que les instruments personnels.
Utilisation du parachute de palier.
Compétence 3: Maîtrise de la ventilation en plongée
Maîtrise de la ventilation dans l’espace médian avec adaptation en
fonction du palmage.
Remontée en expiration avec embout en bouche de 10m.
Remontée en expiration sans embout en bouche de 10m mais avec
reprise d’embout et cycle ventilatoire tous les 2m.
Réaction au remplissage inopiné du masque.
Maîtrise de l’équilibre et du poumon ballast.
Déplacement en apnée. Apnée expiratoire. Apnée inspiratoire.
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Compétence 4: Réactions aux situations usuelles
Communication: OK / non OK, froid, plus d’air, essoufflement, sur
réserve, réserve à passer, monter / descendre, mi- pression mano, fin.
Réaction à la panne d’air. Maîtrise de vitesse de remontée 2 techniques:
échange d’embout et second détendeur.
Réaction à l’essoufflement et à toute situation nécessitant une
assistance ou un sauvetage.
Compétence 5: Autonomie de plongée dans l’espace médian
Vérification et contrôle avant départ (codes de com, consignes de sécu,
matériel)
Organisation et conduite dans la palanquée, planification du profil de
plongée et de la décompression en fonction des directives, gestion d’air, du retour
des consécutives ou successives éventuelles.
Orientation au cours de la plongée: sans instrument si les conditions le
permettent ou avec si les conditions de milieu et la sécurité le rendent
souhaitable.
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Compétence 6: Connaissances théoriques élémentaires
Causes, symptômes, prévention et conduite à tenir pour l’ensemble des
accidents pouvant survenir dans le cadre de l’autonomie ou de l’espace lointain.
Physiologie de base.
La règlementation concernant la protection du milieu, le matériel, les
prérogatives et responsabilités du niveau 2.
Utilisation pratique des tables de plongée fédérales MN 90. Plongées
simples, consécutives, successives, courbe de sécurité, remontées anormales,
rapides, lentes.
Ordinateurs de plongée.
Notions physiques simples permettant de comprendre les effets du
milieu, les principes de fonctionnement du matériel, l’autonomie en air, la
flottabilité.
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Nota-Bene:
Les sessions de plongeur autonome Niveau 2 sont organisées au niveau
des clubs. L’acquisition des compétences doit se faire au sein d’une même équipe
pédagogique; il n’y a pas de chronologie sauf pour la compétence 5 qui doit être
réalisée en fin de formation.
Les validations de toutes les compétences pratiques doivent se dérouler
en milieu naturel.
Chaque compétence, lorsqu’elle est jugée satisfaisante doit être signée
au minimum par un encadrant Niveau 3.
Les candidats disposent de 15 mois pour acquérir le niveau.
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II. LES PRESSIONS
1.
Justification
En plongée, tout ce qui se rapporte à la pression est très important; en
effet c’est elle, par ses variations, qui gouverne les phénomènes physiques qui
agissent sur notre corps.
2.
Rappels
P= pression (en bar, b) F= force (kg) S= surface (cm2)
P=F/S
La pression atmosphérique est la pression exercée par le poids de l’air.
Elle diminue donc avec l’altitude. (plus on va monter, moins il y aura de quantité
d’air au dessus de nous)
Au niveau de la mer, elle est de 1 bar, elle diminue d’environ 0,1 bar
par 1000m en altitude. (ainsi à 2000m, 0,8 b) c’est une simplification
La pression relative (ou hydrostatique) est la pression exercée par le
poids de l’eau.
P. relative = Profondeur en mètres / 10
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Pression relative à 0 m est de 0 bar.
Pression relative à 10 m est de 1 bar.
Pression relative à 30 m est de 3 bars.
Pression relative à 43 m est de 4,3 bars.
Si la pression relative est de 4 bars. La prof. est de 40m
Si la pression relative est de 5,2 bars. La prof. est de 52m
La pression absolue est la pression réelle subie dans l’eau.
P. absolue = P. atmos. + P. relative
Pression absolue à 0 m est de 1 bar.
Pression absolue à 10 m est de 2 bar.
Pression absolue à 30 m est de 4 bars.
Pression absolue à 3 m est de 1,3 bars.
Si la pression absolue est de 4 bars. La prof. est de 30m
Si la pression absolue est de 5,2 bars. La prof. est de 42m
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3.
Applications à la plongée
Dans l’eau le plongeur va être soumis à cette pression, qui est différente
de celle à laquelle l’homme évolue habituellement. En surface, la pression est de
1b, elle passe à 2b à 10m. Elle a doublé en 10m et ne passera à 4b qu’à 30m.
LES PLUS GRANDES VARIATIONS DE PRESSION ONT LIEU DANS LA ZONE
DES 10m.
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III. LOI DE MARIOTTE
1.
Définition
Vu au niveau 1, les gaz sont compressibles.
A température constante, la pression d’un gaz est inversement
proportionnelle à son volume.
P1.V1 = P2.V2 ou P.V = Constante
2.
Applications
Un ballon en surface a un volume de 12l, quel est son volume à 10m et à 30m?
Un plongeur consomme 20l d’air par min en surface, sa bouteille, d’une capacité de
12l, est gonflée à 200b. Sa réserve est tarée à 40b.
Combien de temps peut-il passer à 20m?
réponse à la suite … … … … … pas la peine de copier sur le voisin !!!!!!
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Ex 1: 12l à 1b;
à 10m on a 2b comme P1V1 = 1 x 12 = P2V2 = 2 x V2
donc V2 = (1 x 12) / 2 = 6 l
à 30m P2 = 4 b donc V2 = (1 x 12) / 4 = 3l
Ex 2: Bouteille à 200b moins la réserve de 40b, reste 160b
Capacité théorique: P x V = 160 x 12 = 1920 l
conso : 20l/min en surface (P1= 1b), à 20m (P2 = 3b) donc
conso à 20m = (1 x 20) x 3 = 60l/min.
Temps théorique = capacité / conso = 1920 / 60 = 32 min.
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Lorsqu’un plongeur remonte, le volume d’air dans ses poumons
augmente (Mariotte), il doit souffler tout au long de sa remontée afin d’éviter
une surpression pulmonaire.





Cette loi nous permet de:
Calculer la capacité d’un bloc
Calculer notre autonomie au fond en fonction de notre conso d’air.
Calculer la capacité d’une bouée.
Comprendre le fonctionnement des profondimètres à tube capillaire.
Comprendre et éviter les accidents mécaniques et de décompression.
toutes les cavités gazeuses de notre corps sont soumises à cette loi.
Sinus, oreilles, poumons, …
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IV. PRINCIPE D’ARCHIMEDE
1.
Définition
Vu au niveau 1, tous corps plongé dans un liquide reçoit une poussée
verticale, dirigée du bas vers le haut, et égale au poids du volume de liquide
déplacé.
Formule:
Poids apparent = Poids réel – Poussée d’Archimède
Le Poids réel est le poids sur terre.
La poussée est le poids qu’aurait un volume d’eau égal au volume du
corps immergé.
Le poids apparent est le poids que le corps a dans l’eau.
Si P app > 0 flottabilité négative; le corps coule.
Si P app = 0 flottabilité nulle; le corps est en équilibre entre 2 eaux.
Si P app < 0 flottabilité positive; le corps remonte.
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Ex 1: (Archimède)
Un plongeur bricole un boitier vidéo de volume 5 dm3 pour un poids
de 4 kg. Il désire l’équilibrer. Comment peut-il faire?
Ex 2: (Archimède et Mariotte)
Tout équipé au sec, un plongeur pèse 85 kg pour un volume de 70 dm3
Il descend à 40m. Se trouvant trop lourd, il veut s’équilibrer.
Quel volume d’air doit-il mettre dans sa stab?
Si il gonfle avec une bouteille indépendante de 0,4l , quelle pression
mini doit-il avoir?
Ex 3:
Une ancre se trouve à 30m. Poids réel 150kg. Volume 10l. On a un
parachute de capacité 200l, poids négligeable, qu’on gonfle à 30m avec 70l.
Quelle longueur de corde faut-il entre le parachute et l’ancre pour la
remonter?
réponse à la suite … … … … … pas la peine de copier sur le voisin !!!!!!
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Ex 1: (Archimède)
Poids réel: 4 Kg / Poussée Archimède: 5 donc P app = - 1 kg
Il faut ajouter 1 Kg pour que P app = 0
Ex 2: (Archimède et Mariotte)
P app = 85 – 70 = 15 donc pou s’équilibrer il faut 15l d’air.
P1V1 = P2V2; il faut 15l à 40m (5 bars) donc P1V1 = 5 x 15 et V2 = 0,4l.
P2 = (5 x 15) / 0,4 = 187,5 bars
Ex 3:
P app = 150 – 10 = 140
Je mets 70 l à 30m (4 bars), pour atteindre 140l il faut 2 fois moins de pression.
(2 bars = 10 m). 30 m – 10 m = 20 m.
Il faut 20m de corde.
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En plongée, la loi de Mariotte et le principe d’Archimède sont liés.
 Poumon-ballast pour la stabilité
 Calculs de lestage et de levage.
Il varie selon la densité du corps, la combinaison, la densité de l’eau, le
poids, le volume du bloc, l’équipement complémentaire et la technique et
l’aisance du plongeur.
 Utilisation de la bouée ou stab.
Le principe est de faire varier le volume pour faire varier la poussée
d’Archimède.
Attention, si on ne la purge pas, le volume va croître (Mariotte).
Danger: risque de remontée rapide.
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V. LOI DE DALTON
1.
Rappels
Le plongeur respire de l’air comprimé. Plus on va descendre, plus cet
air est dense. Il est composé de plusieurs gaz, toxiques à une certaine
profondeur. (narcose, essoufflement, hyperoxie)
Il est donc nécessaire de calculer la pression à telle ou telle profondeur
pour mesurer leurs effets.
Dans l’air: 20,97 % d’oxygène (O2): le carburant
79% d’Azote (N2): Le diluant
0,02% de gaz carbonique (CO2): l’excitant du système respi.
0,01% de gaz rares (néon, xénon, argon, krypton …)
En pratique, on prends 20% O2 et 80% N2
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2.
Loi et formule
A température donnée, la pression d’un mélange gazeux est égale à
la somme des pressions qu’auraient chacun des gaz s’il occupait seul tout le
volume.
On appelle pression partielle d’un gaz dans un mélange, la pression
qu’aurait ce gaz s’il occupait seul tout le volume.
Formule:
PP. Gaz = P. absolue X %gaz / 100.
P. Absolue = PP. gaz1+ PP. gaz2 + … + PP. gaz n
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3.
Applications
Avec de l’air composé de 80% d’azote et 20% d’oxygène
Ex 1:
Quelle est la pression partielle de l’O2 et de N2 à 40m?
Ex 2:
A quelle profondeur aura-t-on PPO2 = 1,7 bar?
Ex 3:
Pour quel mélange O2/N2 a-t-on PPO2 = 1,7 bar à 40m?
Ex 4:
Quelle est la profondeur d’un plongeur qui respire de l’air dont
PPO2=0,525 b ?
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3.
Applications
Ex 1:
PPN2 = P abs. (5bars à 40m) x 80 (% gaz) / 100 = 4 bars
PPO2 = 5 x 20 / 100 = 1 bar
Ex 2:
PPO2 = 1,7 bar = P abs x 20 /100 donc P abs = 1,7 x 100 / 20 = 8,5 bars
Soit 75m.
Ex 3:
PPO2 = 1,7 bar à 40m (P abs = 5 bars);
1,7 = 5 x (%O2) / 100 donc (%O2) = 1,7 x 100 / 5 = 34%
Donc N2 = 100 – 34 = 66%
Ex 4:
PPO2 = 0,525 = P abs x 20% / 100 donc P abs = 0,525 x100 / 20 = 2,625
Soit 16,25m
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En plongée
 Calcul des pressions partielles et des profondeurs limites en fonction de la
toxicité.
 Confection des mélanges respiratoires pour la plongée aux mélanges.
 Oxygénothérapie hyperbare (caisson de recompression) et normobare.
 Elaboration des tables de plongée: Recherche de la tension d’azote (TN2) en
fonction de la PPN2 respiré (loi de Henry)
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VI. LOI DE HENRY
1.
Justification
le corps est composé de 75% de liquides.
Les liquides sont incompressibles et les gaz compressibles.
Les liquides dissolvent les gaz. (boissons gazeuses)
Le plongeur va dissoudre plus de gaz au fond qu’à la surface.
2.
Loi de Henry
A température donnée, la quantité de gaz dissoute à saturation dans
un liquide est proportionnelle à la pression partielle du gaz au-dessus de ce
liquide.
La température ne nous interesse pas car le plongeur est à T°
constante.
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3.
Définitions et notions
a) Les 5 états de saturation.
GAZ DANS UNE
CUVE
PLONGEUR
PRESSION
ETAT
Il descend
Augmente
Sous saturation
On arrête le piston
Il reste au fond
Est fixe
Saturation
On recule le piston
Il remonte
Diminue
Sur saturation
Après un certain
temps
Après 8h
Fixe
Saturation
Equilibre
On fait chuter la
pression très vite
Il remonte trop vite
ou sans paliers
Chute trop vite
Au-delà de la
sur saturation
critique
Dégazage
incontrôlé
DANGER
On avance un
piston
GAZ
Se dissout dans le
liquide
Equilibre
Petites bulles dans
le liquide
Le dernier stade se situe au-delà du seuil de sur saturation
critique:
le meilleur moyen de ne pas le dépasser est de plonger avec
les M.N. 90, et de respecter la vitesse de remontée et les consignes de sécurité.
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b) Notions.
Dans un liquide, on ne parle pas de la pression partielle d’un gaz
dissous mais de sa tension dans ce liquide.
elle sera plus ou moins élevée suivant la quantité de gaz dissout, donc
de la pression.
A saturation, le tension = pression partielle ambiante
A sous saturation, la tension augmente vers la PP ambiante
A sur saturation, la tension diminue vers la PP ambiante.
On appelle gradient la différence entre la tension du gaz dans le sang
et la pression partielle de ce gaz dans le mélange respiré.
Un état de déséquilibre tend toujours vers un état d’équilibre ; le
gradient G aura toujours tendance à se rapprocher de 0.
Notre corps (composé de liquide) va dissoudre l’azote en plongée.
(l’oxygène est brûlé par l’organisme). La quantité d’azote dissous sera plus ou
moins grande suivant la nature des parties du corps et leur vascularisation.
On appelle tissus les différentes parties du corps. On regroupe ceux
qui ont le même coef de sur saturation critique et qui dissolvent l’azote à la
même vitesse.
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On appelle période d’un tissu le temps qu’il faut à un tissu pour
dissoudre la moitié du gaz disponible, le gradient. Cette valeur permet de
les classer en groupes.
tissus courts: 7 min (sang, muscles très irrigués)
tissus moyens: 30 min (muscles) et 60 min (graisses vascularisées,
muscles blancs)
tissus longs: 120 min (moelle osseuse)
Le plus long est un tissu de l’œil 800 min.
Un tissu 30 min mettra 30 min pour dissoudre la moitié du
gradient, puis 30 min pour dissoudre la moitié du reste…
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c)
Facteurs de dissolution.
FACTEUR DE
DISSOLUTION
APPLICATION A LA
PLONGEE
Nature du gaz
Plongée à l’Hélium ou à
l’Hydrogène
Nature du liquide
Différents tissus
Température
Si T↓ la quantité
dissoute↑
Considérée constante
37°C
Mais attention à l’eau
froide (<à 12°C)
Pression
Profondeur
Temps
Durée de la plongée
Agitation
la quantité dissoute↑
avec l’agitation
Travail en plongée
nécessite des tables
spéciales COMEX
INCIDENCE SUR LA
QUANTITE DISSOUTE
FACTEUR
Constant
A tout moment
Variable
Avant la saturation
Surface de contact
Tissus + ou –
vascularisés
Surface alvéoles
pulmonaires
Constant
Notons que le stress, l’adiposité, les efforts, la fatigue sont des facteurs augmentant la saturation ou
pire, perturbant la désaturation.
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4.
Applications à la plongée
 Fabrication des tables de plongées.
 Fabrication des ordinateurs et des décompressimètres.
 Compréhension et traitement des accidents de décompression.
Les processus de dissolution d’un gaz dans un liquide et d’élimination
de ce même gaz sont symétriques; le temps pour passer d’un état de saturation
à un état de désaturation est le même.
Mais la saturation complète n’est que rarement atteinte; elle l’est pour
des professionnels qui restent plusieurs jours dans des « maisons sous la mer ».
Notons qu’il existe des tables différentes sur le marché suivant le
nombre de tissus qu’elles prennent en compte.
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