Compensación de temperatura al mezclar gases de buceo

Planificas un llenado hasta 200 bar, te detienes cuando el manómetro alcanza 200 bar y vuelves después de que la botella se haya enfriado. El manómetro indica ahora menos de 200 bar. El gas no ha desaparecido: durante el llenado, la compresión calentó el gas y aumentó su presión. Una vez enfriada la botella, la misma cantidad de gas produce una presión menor.

Gas Blender Toolkit ofrece este cálculo para cada paso de llenado. Abres el diálogo, mides la temperatura de la botella y la introduces. La aplicación calcula entonces qué presión debería producir la cantidad de gas prevista a esa temperatura mientras el llenado sigue en curso.

La diferencia no es gas adicional. Es la misma cantidad de gas a una temperatura más alta. El valor que muestra el diálogo de compensación de temperatura es el objetivo del manómetro a la temperatura medida.

Qué significa «isócora» en este contexto

El cálculo describe el gas dentro de una botella rígida mientras permanecen fijas dos magnitudes:

• el volumen interno de la botella y
• la cantidad de gas que debe contener después del paso de llenado seleccionado.

Solo cambia la temperatura. De la fila seleccionada, la aplicación toma el estado completo previsto de la botella después de ese paso: composición, cantidad de gas y volumen de la botella. Al introducir la temperatura actual, calcula la presión de ese mismo gas a la nueva temperatura.

El cálculo isócoro no modifica el plan de mezcla. Convierte la cantidad de gas planificada en una presión objetivo compensada por temperatura que puede utilizarse mientras la botella está caliente.

Cómo utilizarlo durante un llenado

1. Antes de llenar, mide la temperatura de la botella e introdúcela como Temperatura inicial en Opciones o Ajustes. Todas las presiones de la tabla de resultados se refieren a esta temperatura de referencia.
2. Comienza el primer paso de llenado que aparece en la tabla de resultados.
3. Poco antes de terminar el paso, pulsa el botón del termómetro de esa fila, bajo Calentamiento.
4. En el diálogo de la isócora, introduce bajo Valor actual la temperatura de la botella medida en ese momento.
5. Lee la presión objetivo compensada por temperatura y continúa llenando despacio hasta que el manómetro alcance ese valor.
6. Repite el proceso para cada paso posterior cuando necesites compensar la temperatura.

No cambies la Temperatura inicial global durante el llenado. La temperatura elevada que mides mientras llenas debe introducirse únicamente en el diálogo de la isócora. Si cambias el valor global, se recalcula toda la mezcla.

Desde la versión 2.0.34, estas instrucciones también están disponibles directamente en el diálogo de la isócora en español, alemán e inglés. Un recordatorio breve permanece visible aunque se cierre la ayuda detallada.

Un ejemplo de trimix paso a paso

Considera una botella de 24 litros con trimix 21/35. El paso seleccionado debe dejar la botella a 200 bar cuando se encuentre a la temperatura de referencia de 20 °C.

El cálculo siguiente utiliza la ley de los gases ideales para que puedas comprobarlo con una calculadora. Es independiente de la mezcla porque no contiene constantes específicas de ningún gas. El modelo de gas real de la aplicación —el que debes utilizar para llenar— ofrece valores ligeramente superiores. Esta diferencia no es un error: a alta presión, los gases reales no siguen exactamente p × V = n × R × T, y la desviación depende de la mezcla.

Para un gas ideal con volumen y cantidad de gas constantes:

p2 = p1 × T2 / T1        (temperaturas en kelvin)

Por ejemplo:

200 bar × 313,15 K / 293,15 K = 213,6 bar

El modelo de gas real de Van der Waals de la aplicación muestra 216,3 bar para la misma mezcla 21/35. Por tanto, continúas el paso hasta el objetivo de gas real de 216,3 bar. Esto no significa añadir otros 16,3 bar después de completar el paso previsto. La lectura de 216,3 bar representa la cantidad de gas planificada mientras ese gas está caliente. Cuando la botella vuelva a 20 °C, la presión de referencia prevista será de 200 bar.

La misma comparación puede hacerse con unidades imperiales. Una presión de referencia de 3000 psi a 68 °F produce 3205 psi según la ley de los gases ideales y 3245 psi con el modelo de gas real de la aplicación a una temperatura medida de 104 °F. El valor de 3245 psi se midió en la aplicación. El valor de 3205 psi se calculó a partir de la proporción de temperaturas; 68 °F y 104 °F equivalen exactamente a 20 °C y 40 °C.

Por qué importa el modelo de gas

Gas Blender Toolkit ofrece cálculos tanto con la ley de los gases ideales como con el modelo de gas real de Van der Waals. El modelo ideal sirve para comparar, aprender y realizar un cálculo que cualquier lector puede reproducir independientemente de la mezcla. Sin embargo, los gases respirables a alta presión no se comportan de forma ideal.

La tabla muestra dos efectos importantes:

1. La desviación aumenta con la temperatura. En este ejemplo pasa de +2,7 bar a 40 °C a +4,6 bar a 55 °C y +6,0 bar a 65 °C. Cuanto más se calienta la botella, mayor sería el llenado insuficiente al utilizar una aproximación de gas ideal.
2. La desviación también depende de la mezcla. Además, aumenta con la proporción de helio y con la presión. Por eso los valores de gas real anteriores corresponden específicamente a esta mezcla 21/35. Con otra mezcla es correcto obtener valores distintos.

Por este motivo, la compensación de temperatura debe utilizar el mismo modelo de gas real que el cálculo de la mezcla. Que un valor difiera del resultado ideal calculado a mano es el comportamiento esperado, no una señal de que la aplicación esté equivocada.

Límites e indicaciones

La compensación de temperatura es una ayuda de cálculo, no un permiso para superar los límites del equipo.

• No superes nunca la presión de trabajo marcada ni otros límites aplicables de presión y temperatura de la botella, la válvula, el sistema de llenado o los equipos conectados.
• Gas Blender Toolkit avisa a partir de 60 °C, la temperatura que una botella de aluminio llena no debería alcanzar. La aplicación no sabe de qué material es la botella; por eso muestra el mismo aviso para botellas de acero, aluminio y composite. Las marcas e instrucciones del fabricante de la botella son la referencia obligatoria.
• Para mezclas con más de un 23,5 % de oxígeno, la aplicación utiliza un aviso de temperatura más conservador a partir de 50 °C. El límite del 23,5 % también aparece en CGA G-4.1 y en fabricantes como Luxfer para la limpieza destinada al servicio con oxígeno. Luxfer no respalda expresamente una excepción recreativa general hasta el 40 % de oxígeno.
• Estos avisos no bloquean el cálculo. Una temperatura medida válida sigue utilizándose, porque sustituirla o ignorarla silenciosamente podría generar una presión objetivo engañosa.
• Deja que la botella vuelva a la temperatura inicial antes de comprobar la presión final y antes de analizar el gas terminado.
• Utiliza un manómetro calibrado y un método adecuado para medir la temperatura. La aplicación no mide ninguno de estos valores.
• Ni este artículo ni la aplicación sustituyen los conocimientos y la cualificación para mezclar gases, los procedimientos de llenado establecidos ni el análisis del gas respirable terminado.

Lo que el cálculo no sabe

La aplicación no conoce el material de la botella, la velocidad de llenado, el comportamiento del compresor, las condiciones ambientales ni la distribución de la temperatura entre la pared de la botella y el gas. Sus avisos de temperatura dependen únicamente de la temperatura medida y de la fracción de oxígeno. La temperatura de la botella debe medirse e introducirse manualmente.

La temperatura introducida en el diálogo de la isócora no vuelve al cálculo de la mezcla ni modifica la tabla de resultados. Solo se utiliza para calcular el objetivo del manómetro correspondiente a la cantidad fija de gas representada por la fila seleccionada. El control acepta valores medidos de −20 °C a 90 °C, equivalentes a −4 °F y 194 °F. El deslizador cubre todo ese intervalo; los valores externos se rechazan de forma visible en lugar de sustituirse silenciosamente.

La idea esencial

La tabla de resultados responde: ¿Cuánto gas debe haber en la botella después de este paso a la temperatura de referencia?

El diálogo de la isócora responde: ¿Qué presión produce esa misma cantidad de gas a la temperatura que mido ahora?

Mantener separadas estas dos preguntas evita el malentendido principal: la presión más alta de la botella caliente no es gas adicional. Es el objetivo del manómetro para completar el paso planificado mientras el mismo gas se encuentra a una temperatura mayor.

Referencias técnicas y verificación

• Todas las mediciones se realizaron con Gas Blender Toolkit v2.0.34, compilación 2026081402.
• La columna de gas ideal se midió con el modelo de gas ideal de la aplicación y se confirmó de forma independiente mediante p2 = p1 × T2 / T1. Ambos métodos coinciden hasta el decimal mostrado.
• La columna métrica de gas real se midió con el modelo de Van der Waals para trimix 21/35/44 en una botella de 24 litros, con un estado de referencia de 200 bar a 20 °C.
• El valor imperial de gas real de 3245 psi se midió en la aplicación. El valor ideal de 3205 psi se calculó a partir de la misma proporción de temperaturas y se redondeó al psi más próximo; no se midió en la aplicación.
• CGA G-4.1: Cleaning of Equipment for Oxygen Service
• Luxfer: Why does Luxfer require cleaning above 23.5% oxygen?

Todos los límites de funcionamiento deben comprobarse con las marcas e instrucciones de la botella y del sistema de llenado concretos.