Entendendo os Algoritmos dos Computadores de Mergulho.

Todos os mergulhadores são treinados a utilizar tabelas de mergulho durante seu curso, mas com os computadores de mergulho se tornando cada vez mais difundidos e acessíveis, a maioria confia o cálculo de seus limites não descompressivos a algoritmos de computador.

Dito isto, poucos mergulhadores sabem qual algoritmo seu computador de mergulho usa e o que isso significa para o mergulho. Então, vamos olhar para os modelos teóricos por trás dos algoritmos de computador de mergulho modernos, as diferenças entre as diferentes opções e as maneiras pelas quais você pode influenciar o algoritmo.

O que é um algoritmo de computador de mergulho?
Um algoritmo de computador de mergulho é, em essência, um conjunto de fórmulas matemáticas usadas para calcular os limites de mergulho seguros, levando em consideração uma variedade de medições em tempo real, como profundidade, tempo nessa profundidade, temperatura da água, mistura de gás, pressão do cilindro, taxa de subida, etc.

Todos os algoritmos de computador de mergulho destinam-se a manter o risco de doença descompressiva (DCS) em um nível aceitável e funcionam usando modelos teóricos, baseados em pesquisas e dados de mergulhos reais.

Embora os dados de origem para a maioria dos algoritmos sejam os mesmos, os cálculos resultantes geralmente diferem.

Por que isso acontece?

Uma das principais razões reside nos diferentes métodos de interpretação dos dados e no ajuste de um grande número de melhores estimativas iniciais. Outra fonte óbvia de diferença está na determinação do risco máximo aceitável. Finalmente, graças à experimentação física microscópica altamente avançada e ao uso de múltiplos gases no mergulho hoje, os cientistas estão aprendendo mais sobre como diferentes gases agem em nossos corpos sob pressão e atualizam seus algoritmos de acordo.

A teoria por trás do algoritmo
Existem muitas variações de algoritmos e cálculos proprietários usados em computadores de mergulho modernos. Vejamos alguns modelos teóricos importantes que servem de base para a maioria deles:

A Teoria da Descompressão de Haldane foi proposta em 1908 por um fisiologista escocês John Scott Haldane, que agora é considerado o pai da moderna teoria da descompressão de mergulho. Haldane foi o primeiro pesquisador a aplicar uma abordagem científica para prever e prevenir a descompressão de forma sistematizada.

Graças a seus experimentos com cabras, Haldane descobriu que o corpo poderia tolerar uma certa quantidade de excesso de gás sem efeitos nocivos aparentes. Cabras saturadas a 50 msw ou 165 pés (profundidades em água salgada) não desenvolveram DCS se descomprimidas à metade da pressão ambiente.

Ele também notou que os mergulhadores podiam emergir de uma profundidade de 10 metros (33 pés), sem desenvolver DCS. Para explicar suas observações, Haldane sugeriu em sua teoria da descompressão de mergulho que considerássemos o corpo como um grupo de tecidos e criou um modelo matemático para descrever como cada um dos tecidos absorve e libera gases. Ele ainda colocou limites na quantidade de sobrepressurização que os tecidos poderiam tolerar e introduziu o conceito de meio tempo, que é o tempo necessário para que um determinado tecido fique meio saturado (ou dessaturado) com um gás.

Ele sugeriu 5 compartimentos de tecido (observe que esses tecidos teóricos não correspondem diretamente a nenhum tecido corporal em particular) com tempos médios de 5, 10, 20, 40 e 75 minutos.

Com base em sua pesquisa, Haldane desenvolveu tabelas de mergulho práticas que incluíam taxas de subida mais lentas à medida que o mergulhador se aproximava da superfície. Embora algumas das descobertas de Haldane tenham se provado erradas, muito do que ele descobriu foi usado para o cálculo das Tabelas a Ar da Marinha dos EUA – US Navy Air Tables (o padrão da indústria até a década de 1980) e ainda é pelo menos parcialmente usado em todas as outras tabelas de descompressão com ar reconhecidas e na maioria dos algoritmos de computadores de mergulho.

O Algoritmo de Descompressão de Bühlmann foi criado na década de 1960 pelo médico suíço Dr. Albert A. Bühlmann e, na época da publicação (1983), era considerado a referência pública mais completa sobre cálculos de descompressão.

Com base no trabalho anterior de John Scott Haldane, o pesquisador modelou o corpo humano como uma série de compartimentos teóricos de tecidos, que absorvem (no gás) e exalam (fora do gás) gases inertes em taxas diferentes. Bühlmann também utilizou o conceito de meio tempo, porém, ao contrário do de Haldane, o algoritmo de Bühlmann considerou 16 tecidos com tempos de até 635 minutos e introduziu fatores que tentaram modelar a variação do limite de supersaturação com a profundidade.

Várias versões do algoritmo de Bühlmann foram desenvolvidas ao longo dos anos e adotadas por muitos fabricantes de computadores de mergulho. A convenção de nomenclatura usada para identificar os algoritmos é um código começando com ZH-L, de Zurique (ZH), limites (L) seguidos pelo número de compartimentos de tecido e outros identificadores exclusivos.

O Modelo de Permeabilidade Variável (The Varying Permeability Model – VPM), originalmente desenvolvido por pesquisadores da Universidade do Havaí, é baseado em observações laboratoriais de formação e crescimento de bolhas em sistemas inanimados (como gelatina) e “in vivo” expostos à pressão.

O VPM presume que núcleos de bolhas microscópicas (também chamados de sementes) sempre existem em tecidos contendo água. Quaisquer núcleos maiores que um tamanho “crítico” específico, que está relacionado à profundidade máxima de mergulho (pressão de exposição), crescerão após a descompressão (quando o mergulhador subir novamente).

O VPM visa minimizar o volume total dessas bolhas em crescimento, mantendo a pressão externa grande e as pressões parciais do gás inerte inspirado baixas durante a descompressão. O modelo depende de algumas suposições importantes:

• existem diferentes tamanhos de bolhas dentro do corpo;
• bolhas maiores requerem menos redução na pressão para começar a crescer do que as menores;
• Existem menos bolhas grandes do que as menores.

Eles são usados para construir um algoritmo que fornece cronogramas de descompressão projetados para permitir que as bolhas maiores e crescentes sejam eliminadas antes que possam causar problemas.

O Modelo de Bolha de Gradiente Reduzido (The Reduced Gradient Bubble Model – RGBM) foi desenvolvido pelo Dr. Bruce Wienke e baseado em parte no algoritmo de Buhlmann e na teoria clássica da bolha VPM. É, no entanto, conceitualmente diferente deste último, pois rejeita as parametrizações de bolhas de gel. O RGBM é caracterizado pelas seguintes premissas:

• o fluxo sanguíneo (perfusão) fornece um limite para a penetração do gás tecidual por difusão;
• uma distribuição exponencial de tamanhos das bolhas está sempre presente, com muito mais bolhas pequenas do que grandes;
• as bolhas são permeáveis à transferência de gás através dos limites da superfície sob todas as pressões;
• os compartimentos de tecido haldaneano variam em meio tempo de 1 a 720 minutos, dependendo da mistura de gases.

O primeiro fabricante de computadores de mergulho a incorporar este modelo foi a Suunto, hoje em dia muitos outros fabricantes usam variações de RGBM.

O Modelo de Ciência e Tecnologia do Mergulho (The Diving Science And Technology – DSAT) é baseado nos estudos que foram usados para desenvolver a PADI Recreational Dive Planner (RDP), que ainda é usado e usado por milhares de mergulhadores em todo o mundo.

Como foi mencionado anteriormente, até meados da década de 1980, as tabelas da Marinha dos EUA eram o padrão da indústria na teoria da descompressão de mergulho. Com base em suas pesquisas e observações empíricas, a Marinha fez revisões nas tabelas desenvolvidas anteriormente por Haldane e testou as novas tabelas com mergulhadores da Marinha dos EUA.

Os mergulhadores eram todos do sexo masculino na faixa dos 20 e 30 anos e razoavelmente em forma. Os critérios de teste foram com ou sem mal descompressivo (bends/no bends). Como resultado, seis compartimentos de tecido foram usados com o intervalo mais lento de 120 minutos.

Quando o mergulho começou a se tornar uma atividade popular, no entanto, ficou claro que certas modificações precisavam ser feitas. Em 1983, o Dr. Raymond Rogers começou a analisar as tabelas da Marinha dos EUA e compará-las com as necessidades do mergulho recreativo e as últimas descobertas dos fisiologistas da descompressão.

Ele descobriu que as tabelas da Marinha dos EUA tinham várias desvantagens para mergulhadores recreativos. Primeiro, dados mais recentes mostraram que os limites de descompressão da Marinha dos EUA talvez fossem um pouco “generosos demais” para civis mergulhando por diversão, já que o grupo de teste da US Navy não refletia mergulhadores recreativos que incluem mulheres e pessoas de todas as idades.

Em segundo lugar, o intervalo de 120 minutos usado para crédito de intervalo de superfície, embora apropriado para mergulho de descompressão, parecia excessivamente conservador para mergulhadores recreativos que faziam apenas mergulhos sem descompressão.

Após essa pesquisa da teoria da descompressão do mergulho, Rogers, com a ajuda do DSAT, passou a desenvolver o PADI Recreational Dive Planner. A mudança mais significativa na teoria da descompressão foi a escolha de um compartimento de intervalo de 60 minutos como base para o mergulho repetitivo.

Como resultado disso, o RDP fornece cerca de duas vezes mais crédito de intervalo de superfície. Além disso, testes feitos usando medidores de vazão de ultrassom Doppler mostraram que bolhas silenciosas frequentemente se formavam nos limites da tabela US Navy, então o Dr. Rogers concluiu que as tabelas para mergulhadores recreativos teriam limites não descompressivos um pouco mais curtos para mergulhos únicos.

Uma coisa a ter em mente é que diferentes computadores de mergulho podem produzir resultados diferentes, mesmo que usem o mesmo modelo subjacente. Isso se baseia no fato de que muitos fabricantes adicionam suas próprias modificações e configurações conservadoras aos resultados. No geral, embora alguns algoritmos sejam mais liberais ou brandos, enquanto outros são mais conservadores, todos os computadores de mergulho disponíveis no mercado hoje devem mantê-lo seguro se você usá-los dentro de seus limites e seguir suas diretrizes.

Algoritmos por fabricantes de computadores de mergulho

Aqualung – Pelágico Z+

O Pelagic Z+ usado nos computadores Aqualung é um algoritmo proprietário desenvolvido pelo Dr. John E. Lewis, que está na Pelagic há mais de 34 anos. Ele é baseado no popular algoritmo Bühlmann ZHL-16C e foi desenvolvido para maximizar com segurança os tempos de mergulho em profundidade sem penalizar o mergulhador por realizar mergulhos repetitivos mais profundos. O usuário pode personalizar o algoritmo adicionando um fator conservador (o tempo de mergulho restante e o tempo sem descompressão / O2 serão reduzidos para os valores disponíveis no nível de altitude que é 915 m (3.000 pés) mais alto do que a altitude real na ativação), bem como paradas profundas e de segurança para mergulhos sem descompressão.

Atomic – RGBM recreativo

O Atomic usa um algoritmo RGBM recreativo baseado no modelo do Dr. Bruce Wienke. Não é um algoritmo excessivamente conservador, mas também não é muito liberal. Realisticamente, está em algum lugar no meio do pacote. A idade que você digita, o nível de risco e o nível de esforço selecionado para um mergulho influenciarão o conservadorismo do algoritmo.

Cressi – RGBM

Os computadores Cressi vêm com o algoritmo RGBM Haldane e Wienke, que é semelhante ao que a Suunto usa e é conhecido por ser bastante conservador. O algoritmo permite cálculos de descompressão seguros para vários mergulhos espalhados por vários dias. Os usuários podem ajustar o nível de conservadorismo com base em sua preferência pessoal, bem como adicionar ou remover paradas profundas e de segurança.

Garmin – Bühlmann ZHL-16C

O Descent Mk1 utiliza o algoritmo Bühlmann ZHL-16C e possui configurações de conservadorismo altamente configuráveis. Você pode escolher entre três configurações de conservadorismo predefinidas ou inserir fatores de gradiente personalizados. Também é possível alterar a duração das paradas de segurança.

Mares – RGBM ou Bühlmann ZHL-16C

Para a maioria de seus computadores de mergulho, o Mares, semelhante ao Cressi e ao Suunto, usa o algoritmo RGBM, que é bastante conservador. Dependendo do modelo, o usuário terá mais ou menos recursos de ajuste. No entanto, o computador de mergulho Mares Genius atualmente vem com o algoritmo Bühlmann ZHL-16C. Tem a opção de configurações de conservadorismo personalizadas, onde você pode escolher entre quatro predefinições ou definir os valores diretamente na opção de configurações “Personalizadas”.

Oceanic – Algoritmo Duplo – Pelagic Z+ (ZHL-16C) e DSAT Pelagic

Os computadores de mergulho oceanic fornecem dois algoritmos diferentes integrados, e cabe a você escolher qual deles usar. Esta opção é útil ao mergulhar com um grupo, pois você pode ajustar seu dispositivo para corresponder aos computadores de seus amigos. Você também pode alternar entre os algoritmos, dependendo do mergulho que fará. Use o DSAT pelagic para mergulho recreativo liberal, pois esse algoritmo maximiza com segurança o tempo de mergulho para mergulhos recreativos repetitivos e de vários níveis. Escolha o Pelagic Z+ para um mergulho recreativo mais conservador (quando aplicado ao mergulho recreativo padrão, o algoritmo aumenta o fator conservador em 15-20%) ou mergulho repetitivo liberal profundo e descompressivo. O Pelagic Z+ usa o banco de dados Buhlmann ZHL-16C e foi projetado para maximizar os tempos de mergulho em profundidade sem penalidades.

ScubaPro – ZHL8 ADT MB

O ScubaPro usa um algoritmo Predictive Multi-Gas ZHL8 ADT MB que vem com muitos recursos de personalização. Você pode escolher diferentes níveis de microbolhas para ajustar o conservadorismo do algoritmo para corresponder ao seu nível de experiência, idade e condicionamento físico. O algoritmo também inclui a frequência respiratória do mergulhador, a temperatura da pele e a frequência cardíaca (dependendo do modelo, com HRM (Medidor de batimentos Cardíacos) integrado ou com cinto ScubaPro HRM), detecta o esforço do mergulhador, incorpora-o ao cálculo da carga de trabalho e, em seguida, adapta o plano de descompressão de acordo.

Shearwater – Bühlmann ZHL-16C com VPM-B e VPM-B/GFS (opcionais)

O algoritmo básico de descompressão usado pelos computadores Shearwater é o Bühlmann ZHL-16C com fatores de gradiente. Isso permite uma tonelada de recursos de ajuste. Você pode influenciar o algoritmo subjacente ao “enésimo” grau, tornando-o tão conservador ou liberal quanto desejar. Além disso, existe a opção de obter uma atualização de software VPM. A atualização permite alternar para o algoritmo VPM quando o computador está configurado nos modos técnicos de circuito aberto ou rebreather (ou seja, o modo de circuito aberto recreativo é sempre Bühlmann). Em comparação com os perfis típicos da Bühlmann, os perfis de mergulho VPM-B geralmente têm paradas iniciais mais profundas, juntamente com o tempo reduzido em profundidades rasas. No VPM-B/GFS, a opção Gradient Factor Surfacing adiciona conservadorismo às paradas rasas em mergulhos com requisitos significativos de descompressão (mergulhos com deco total necessário superior a uma hora). A opção GFS é um híbrido que escolhe automaticamente o teto de descompressão entre o perfil VPM-B mais conservador e um perfil Bühlmann ZHL-16C.

Suunto – RGBM

É do conhecimento geral que a Suunto usa um algoritmo muito conservador. Você pode manipulá-lo um pouco através das configurações de conservadorismo, mas no geral tende a ser um dos algoritmos mais conservadores que você pode encontrar. Existem algumas modificações diferentes do algoritmo RGBM da Suunto usado em diferentes modelos de computador. Suunto Vyper Air, Vyper, Cobra, Cobra3, Zoop, D4i e D6i vêm com o algoritmo adaptável RGBM padrão. Os computadores Suunto HelO2 e D9tx têm o Suunto Technical RGBM – um algoritmo avançado que proporciona flexibilidade e segurança durante a subida através da descompressão contínua. Por fim, o Suunto Fused RGBM é utilizado no Suunto EON Core e no EON Steel, bem como no Suunto DX e D5. Este algoritmo alterna automaticamente entre o Suunto Technical RGBM e o RGBM completo para gerir eficazmente os riscos de doença descompressiva em mergulhos profundos. Tem capacidade de rebreather e suporta mergulhos de até 150 m (492 pés).

Você pode influenciar o algoritmo?
Conforme descrito na seção anterior do nosso artigo, a maioria, senão todos os computadores de mergulho, têm o recurso de definir as configurações de conservadorismo. Como regra geral, os computadores de mergulho de baixo custo, voltados para mergulhadores iniciantes, permitirão manipulações muito simples, enquanto os computadores técnicos de mergulho terão ajustes muito mais complexos disponíveis.

Independentemente do seu nível de habilidade e experiência, é altamente recomendável que você leia o manual e descubra exatamente como funcionam as manipulações e ajustes. Seria senso comum não tentar ler sobre isso quando estiver no barco de mergulho e se preparando para o mergulho. Reserve alguns momentos para ler os detalhes e experimentá-los antes de viajar para entender como definir configurações de conservadorismo ou outras opções personalizáveis em seu modelo específico.

Qual algoritmo é o melhor?
Não há uma resposta definitiva para esta pergunta. Na verdade, uma tabela de descompressão 100% precisa ou um algoritmo de computador de mergulho provavelmente nunca será obtido. A natureza complexa da fisiologia humana significa que uma certa quantidade de conservadorismo é necessária. Atualmente, cabe a você decidir com o que se sente confortável e o que melhor se adapta a você. Um mergulhador mais jovem, fisicamente apto e um tanto agressivo pode preferir um algoritmo mais liberal que maximize o tempo de fundo, enquanto um mergulhador mais velho, talvez não tão em forma, pode querer ser mais conservador para ficar do lado seguro.

Esperançosamente, à medida que o conhecimento da fisiologia da descompressão melhora e a tecnologia se desenvolve, veremos mais algoritmos de computador de mergulho adaptados até certo ponto para o indivíduo, com base em dados biométricos pessoais e no perfil de mergulho planejado.

Referências:

1. Azzopardi, Elaine & Sayer, Martin. (2010). A review of the technical specifications of 47 models of diving decompression computer. Underwater Technology: The International Journal of The Society for Underwater. 29. 63-72. 10.3723/ut.29.063.
   2)
2. Hamilton, R. W. & Rogers, Raymond. (1994) Development and Validation of No-Stop Decompression Procedures for Recreational Diving: The DSAT Recreational Dive Planner: Diving Science and Technology Corp.
3. Nico A.M. Schellart. Neo-Haldanian and bubble models, Bühlmann, bubble grow and Bubble dynamics; Available from: URL: http://www.diveresearch.org/download/Publicaties/Haldane%20en%20bellen%202006.pdf
   4)
4. Wienke, B. Modern Decompression Algorithms: Models, Comparisons, And Statistics; Available from: URL: http://www.tecvault.t101.ro/ModernDecompression_Wienke.pdf
   5)
5. Wienke, B. (2019). RGBM Algorithm Overview: Concepts, Bases, Validation, Testing And References.

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Tradução:

Luiz Flório Neto

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