Sensores de oxígeno galvánicos: el fallo que marca de menos

Cuando los sensores de oxígeno galvánicos de un rebreather se gastan por la edad, no mueren de golpe: van perdiendo techo. Una célula vieja sigue leyendo bien a baja presión parcial y empieza a marcar de menos cuando el oxígeno sube, que es justo cuando el controlador necesita saberlo. Ese fallo tiene nombre, current limiting, y es peligroso porque empuja al equipo a inyectar más oxígeno, no menos.

En resumen

Cómo funciona una célula galvánica por dentro

Una célula galvánica es, literalmente, una pila. DAN la describe en su artículo Oxygen Sensing in Rebreather Diving como una batería de celda húmeda que genera una corriente de milivoltios proporcional a la presión parcial de oxígeno del sistema.

El fabricante de sensores Alphasense explica la química en su nota de aplicación AAN 009: el oxígeno que llega al cátodo se reduce a iones hidroxilo, y la reacción que lo compensa es la oxidación del ánodo de plomo. El electrolito más habitual es hidróxido de potasio, y la corriente es proporcional al ritmo al que la célula consume oxígeno, según la ley de Faraday. Una membrana controla cuánto gas entra, y una resistencia con termistor convierte la corriente en tensión y compensa la temperatura.

De ahí salen dos consecuencias que conviene no olvidar:

• La célula se gasta por usarla. Cada molécula de oxígeno que mide consume un poco de plomo. Cuanto más oxígeno ve, antes se agota.
• Mide presión parcial, no porcentaje. Por eso la misma célula da lecturas distintas a distintas profundidades con el mismo gas: es la ley de Dalton trabajando dentro de tu cabezal.

La guía de manejo de sensores de Dive Gear Express añade un matiz práctico: la exposición prolongada a oxígeno elevado puede acortar sustancialmente la vida de las células de rebreather, algo que casi no afecta a las de un analizador de nitrox. Una célula de circuito cerrado pasa horas a una PpO2 que la de tu analizador ve unos segundos.

Qué es el current limiting y por qué miente hacia abajo

Toda célula galvánica tiene un techo: hay una corriente máxima que no puede superar por mucho oxígeno que haya delante. Mientras ese techo esté muy por encima de la PpO2 a la que buceas, no importa. El problema es que baja con la edad.

Kevin Gurr lo ilustra en su documento técnico Oxygen sensors and their use within rebreathers con un ejemplo: si una célula nueva es capaz de indicar una PpO2 de 3,5 atm, al cabo de un año puede que solo llegue a indicar 1,5. Y describe el efecto: la respuesta es lineal hasta un techo de PpO2 que baja con la edad; por encima, la célula no entrega corriente suficiente y la lectura queda por debajo de la PpO2 real.

Fíjate en qué dirección falla. Una célula limitada no marca de más: marca de menos. Y un controlador que lee de menos cree que el lazo está por debajo del setpoint, así que abre el solenoide y añade oxígeno. La lectura no sube porque la célula ya no puede subir, y el controlador sigue inyectando.

El controlador no cree que haya hipoxia; cree que está por debajo de su consigna, que puede ser 1,2 o 1,3 bar. El resultado real es el contrario de la hipoxia: hiperoxia, con el riesgo de toxicidad del sistema nervioso central que ya conoces del buceo con nitrox, donde el techo de planificación es 1,4 bar y el de contingencia, 1,6.

DAN enumera el resto de debilidades de estas células: vida limitada, irregularidades de fabricación y variación entre unidades, además de problemas de calibración, compensación de temperatura, condensación y manipulación. El current limiting es el más traicionero porque no avisa en superficie: según Kevin Gurr, una célula puede calibrar bien con oxígeno a 1 bar en superficie y, a 1,3 bar en inmersión, indicar solo 1,2.

Por qué la votación entre células no siempre te salva

La mayoría de los rebreathers electrónicos llevan tres células y aplican votación (voting logic): si una se aleja de las otras dos, la descartan y promedian las que coinciden. La idea es buena frente a un fallo aislado. El current limiting la pone a prueba de otra manera.

Kevin Gurr, creador de los rebreathers Sentinel y Hollis Explorer según DAN, lo analiza en su documento Oxygen sensors and their use within rebreathers. Su análisis, en dos pasos:

1. Si la salida máxima de una célula limitada queda por debajo del setpoint, el rebreather puede seguir añadiendo oxígeno aunque la PpO2 del lazo suba a niveles peligrosos.
2. Con votación, el caso que describe es el de dos células que se quedan estáticas leyendo por debajo del setpoint.

Cuando eso ocurre, las dos células limitadas coinciden entre sí y la sana, que sí sube, queda como la discrepante. El sistema vota a las equivocadas, sigue viendo una PpO2 baja y la inyección continúa hasta una presión parcial insegura en el lazo.

¿Qué hace que dos células fallen a la vez? Que se parezcan demasiado. Si compraste las tres el mismo día, del mismo lote y las instalaste juntas, envejecen al mismo ritmo. Es el argumento del documento técnico de rEvo cuyo título ya lo dice todo: Understanding oxygen sensors and why NOT change them all at the same time. Según la simulación de ese documento, firmado por Paul Raymaekers en 2010, escalonar las sustituciones reduce el riesgo de que dos células fallen en la misma inmersión. Kevin Gurr lo matiza: escalonar es una técnica útil, pero no hay datos de que reduzca de forma significativa la probabilidad de fallo, y lo que más pesa es el periodo total de sustitución.

Cómo se detecta antes de que te engañe

Una célula limitada se descubre de una sola forma: poniéndola delante de una PpO2 igual o superior a la que vas a usar y viendo si responde.

Kevin Gurr describe una forma de hacerlo: elevar la PpO2 por encima de 1 atm, preferiblemente hasta la de trabajo, con un lavado de oxígeno puro a una profundidad segura, como máximo 6 metros. La aritmética es la de siempre: a 6 metros la presión absoluta es 6/10 + 1 = 1,6 bar, y con oxígeno puro la PpO2 teórica es 1,6. Si las células se estabilizan en torno a ese valor, con una tolerancia que Gurr sitúa en ±0,1, hay motivo razonable para confiar en ellas.

Dos advertencias:

• La prueba demuestra poco más de lo que mide. Un lavado a 6 metros solo te dice que la célula no está limitada por debajo del valor alcanzado. No dice nada de cómo se comportará por encima.
• No es una receta para improvisar. La secuencia exacta, cuándo hacerla y qué tolerancias aceptar las fija el fabricante de tu equipo y se aprende en el curso de ese rebreather. Si trabajas en buceo técnico, ese procedimiento forma parte de tu lista de comprobación, no de tu intuición.

Además de esa prueba, los buceadores de circuito cerrado vigilan la respuesta dinámica: una célula sana sigue rápido los cambios de PpO2 al añadir oxígeno o diluyente; una que tarda o se queda rezagada respecto a las otras está pidiendo relevo. Las células para buceo suelen llevar una membrana hidrófoba contra la humedad que, según la página de sensores de Dive Gear Express, ralentiza la respuesta varios segundos: conocer el tiempo normal de tu modelo es lo que te permite distinguir lo lento de lo sospechoso.

Cuidado, sustitución y lo que las células no miden

Las recomendaciones de manejo se repiten en todas las fuentes técnicas y son poco espectaculares:

• Anota la fecha de instalación de cada célula y sustitúyelas según el calendario del fabricante. Según Dive Gear Express, el máximo ampliamente aceptado en rebreather es de 18 meses y lo habitual, 12 meses o menos; Kevin Gurr habla de 12 a 18 meses naturales desde que se abre la célula, pero manda lo que diga tu equipo.
• Escalona los cambios para que no coincidan edades ni lotes.
• Controla la temperatura. Dive Gear Express aconseja mantener el rebreather fuera del sol antes y después de bucear: si tú tienes demasiado calor o frío, las células también.
• Deja que se aclimaten. Según Dive Gear Express, una célula recién sacada del envase puede tardar de unos minutos a varias horas en estabilizar su salida en milivoltios; Kevin Gurr aconseja dejarla al menos dos horas al aire antes de usarla en el rebreather y 24 horas para que responda del todo.

Y una última idea que conviene tener clara: las células miden oxígeno, no dióxido de carbono. Un lazo con la PpO2 perfecta puede estar acumulando CO2 si el filtro está agotado o mal montado, y los síntomas de esa acumulación están explicados en hipercapnia y esfuerzo respiratorio.

¿Hay alternativa a la célula galvánica?

Existe, y no es nueva. Desde 2017 Poseidon ofrece un sensor óptico, de los llamados de estado sólido, que no consume plomo ni tiene un techo de corriente que baje con la edad. Pero, según InDEPTH, a finales de 2021 Poseidon seguía siendo el único fabricante que lo usaba en rebreathers recreativos y el sensor costaba entre unos 944 dólares (más IVA, en la web de Poseidon) y unos 1.500 en algunas tiendas; los que Poseidon conserva desde 2014 siguen funcionando, pero hay que recalibrarlos en fábrica cada dos años. Separamos lo que existe de lo que se ha exagerado en el análisis del Poseidon SE7EN y sus sensores de oxígeno.

Mientras tanto, la inmensa mayoría de los rebreathers del mundo mide el oxígeno con pilas de plomo que se gastan al usarlas. La seguridad no está en la célula perfecta, que no existe, sino en tres células que no envejecen juntas y en un buceador que comprueba si todavía pueden subir.

Fuentes

• Divers Alert Network (DAN)
• alphasense.com
• ccrexplorers.com
• Dive Gear Express (distribuidor)
• revo-rebreathers.com
• Dive Gear Express (distribuidor)
• Dive Gear Express (distribuidor)
• InDEPTH

soybuzo.com resume y cita lo que publican estas fuentes. Los datos, cifras y valoraciones son responsabilidad de quien los publica: ante cualquier duda, consulta el documento original y, para tu equipo, al fabricante o a tu centro de servicio.

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