Genèse des tables de plongée - codep.ffessm …codep.ffessm-manche.org/7 - Genese tables.pdf · Formation Guide de Palanquée Genèse des tables de plongée ... – Les tables de

Formation Guide de Palanquée

Genèse des tables de plongée

Saison 2015-2016

Stéphane BOURDON – Cherbourg Natation Plongée 23 janvier 2016

Sommaire• Objectifs du cours

• Historique très succinct

• Rappels– Composition de l’air

– Loi de Dalton

– Loi de Henry

– Etats de saturation

• Modèle de saturation /désaturation• Modèle de saturation /désaturation

• Définitions

• Courbes et taux de saturation / désaturation - Exercices d’application (EX1 et Ex2)

• Compartiment directeur et paliers - Exercices d’application (Ex3 et Ex4)

• Azote résiduel - Exercice d’application (Ex5)

• Utilisation de l’oxygène– En surface - Exercices d’application (Ex6 et Ex7)

– Le nitrox - Exercice d’application (Ex8)

– Aux paliers

• Autres modèles utilisés

Stéphane BOURDON – Cherbourg Natation Plongée N° 223 janvier 2016

Objectifs du cours

• Réussir l’épreuve de l’examen de GP

• Comprendre les principes d’élaboration des

tables de désaturation

• Déterminer par calcul le 1er palier obligatoire• Déterminer par calcul le 1er palier obligatoire

• Optimiser la procédure de désaturation

• Limiter les risques d’ADD


Historique très succinct

• Milieu du XIXème siècle :– Ouvriers travaillant au creusement de puits ou fondations

profondes pris d’un mal mystérieux

• Fin du XIXème siècle :– Paul BERT met en évidence le rôle de l’azote sous pression

• Début du XXème siècle :• Début du XXème siècle :– John Scott HALDANE missionné par Marine Royale anglaise =>

1ère table de remontée par paliers (1908)

• En France :– La Marine Nationale fait des recherches et établit des règles de

désaturation pour ses plongeurs.

– Les tables de plongées à l’air « Loisirs » utilisées actuellement au sein de la FFESSM sont une adaptation de l’édition refondue de 1990, d’où l’appellation FFESSM-MN90.


Rappels (1/ 4)

• Composition de l’air�O2 (20,9%) qui est consommé par l’organisme.

�C02 (0,03 %) qui est éliminé par la respiration.

�N2 (79 %) qui sert de diluant mais n’est pas métabolisé par leséchanges gazeux. C’est donc la dissolution de l’azote danséchanges gazeux. C’est donc la dissolution de l’azote dansl’organisme que nous allons étudier.

� Autres gaz (0,07 %) considérés comme insignifiants.

Dans les exercices sauf précision particulière, on simplifiegénéralement de la façon suivante :

O2 = 20% et N2 = 80%


Rappels (2/ 4)

• Loi de Dalton– A température donnée, la pression d’un mélange gazeux est

égale à la somme des pressions qu’aurait chacun des gaz s’il occupé seul le volume considéré.

�Pressions partielles : Pp_gaz = Pabs x %gaz

Quelle est la pression partielle d’oxygène lors d’une plongée à l’air contenant 20% d’O2 à l’immersion maximale autorisée ?

Pp_O2_60m = 7 x 0,20 = 1,4 bars

Toxicité O2 en milieu humide :• Risque d’hyperoxie pour Pp_O2 > 1,6 bar

• Pour une plongée à l’air : Pabs = 1,6 / 0,2 = 8 bar donc 70m d’immersion


Rappels (3/ 4)

• Loi de Henry– A température donnée et à saturation, la quantité de gaz

dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle du gaz au dessus de ce liquide.

�Dissolution des gaz dans les liquides :

on parlera de Tension du gaz (T_gaz)on parlera de Tension du gaz (T_gaz)

– Facteurs influençant la dissolution d’un gaz dans un liquide :� Pression

� Durée d’exposition

� Température

� Superficie de contact gaz/liquide

� Capacité d’absorption / élimination du liquide

� Etat d’agitation des milieux


• Etats de saturation en N2 pour une plongée simple :

Rappels (4 / 4)

�

� � � � �

�

� � � ��

� �

� �

� �

�

Pp_N2_ventilée

T_N2

!

• Saturation : T_N2 = Pp_N2_ventilée (équilibre, état stable)

• Sous-saturation : T_N2 < Pp_N2_ventilée (déséquilibre, absorption N2)

• Sursaturation : T_N2 > Pp_N2_ventilée (déséquilibre, élimination N2)

• Sursaturation critique : T_N2 >> Pp_N2 (grand déséquilibre, élimination anarchique N2 = dégazage)

� � � � ��

� � � � ��


Modèle de désaturation (1 / 3)

• Saturation /désaturation en N2

�Phénomènes physiologiques complexes

�Difficile à transcrire mathématiquement

• Modélisation du corps humain• Modélisation du corps humain

�Représentation arbitraire par des compartiments

�Chaque compartiment caractérisé par :

� une période (durée liée à l’absorption / élimination du N2)

� un seuil de sursaturation critique (Sc)



• Modèle de HALDANE (1908)

� 5 compartiments (de 5 à 75 mn)

� 1 seuil de sursaturation critique commun (Sc = 2)

• Modèle MN90-FFESSM• Modèle MN90-FFESSM

� 12 compartiments (de 5 à 120 mn)

� 12 seuils de sursaturation critique (de 1,54 à 2,72)

Compar-

timentC5 C7 C10 C15 C20 C30 C40 C50 C60 C80 C100 C120

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

Sc 2,72 2,54 2,38 2,20 2,04 1,82 1,68 1,61 1,58 1,56 1,55 1,54



• Particularités des tables MN90-FFESSM :

– Utilisation du modèle théorique de Haldane

• Instantanéité des échanges gazeux (perfusion)

• Symétrie des phénomènes de saturation / désaturation

• Compartimentage amélioré• Compartimentage amélioré

– Expérimentations

• Population de référence (jeunes plongeurs militaires)

• Conditions spécifiques (par ex. palmage à 0,5 Nds)

– Intégration de données statistiques

– Actualisations successives jusqu’en 1996

– Adaptation par la FFESSM en 1998


Définitions (1 / 2)

• TENSION (d’un gaz) :

� c’est la quantité de gaz dissout dans un liquide.

• GRADIENT (de tension) :

� c’est la différence entre la tension finale d’un gaz

dissout et sa tension initiale.


Définitions (2 / 2)

• COMPARTIMENT :� c’est une entité théorique qui représente différents

éléments de l’organisme humain se comportant de manière identique vis-à-vis de l’absorption et l’élimination de l’azote.

• PERIODE :� c’est le temps nécessaire (en mn) pour saturer ou

désaturer un compartiment d’½ gradient.

• SEUIL DE SURSATURATION CRITIQUE :� c’est un coefficient dimensionnant la limite de résistance

d’un compartiment à la tension d’azote.


Courbe de saturation• La saturation peut être représentée graphiquement

G2

G3G4

Proche de la saturation finale

Pour les calculs sauf indication contraire, on considèrera une saturation

complète au bout de 6 périodes.

G1


Taux de saturation / désaturation

• Taux selon les périodes

75

87,593,75

96,875 100

60

80

100

% Taux de saturation N2

5060

80

100

%Taux de désaturation N2

Désaturation considérée complète

Le gradient est négatif lors de la désaturationT_N2_finale= T_N2_initiale+ (G x Ts)

T_N2_finale = T_N2_initiale + [(Pp_N2_finale - T_N2_initiale) x Ts]

50

0

20

40

0 1 2 3 4 5 6

Périodes

25

12,56,25

3,125 0

0

20

40

0 1 2 3 4 5 6

Périodes

Saturation considérée complète


Exercices d’application

• Ex1 : Pour les compartiments C5, C10 et C15, calculer la tension d’azote finale au moment de remonter après une plongée à l’air de 30mn sur un fond de 30m.

� Pp_N2_fond = Pabs_fond x %N2 = 4 x 0,8 = 3,2 bar� Pp_N2_fond = Pabs_fond x %N2 = 4 x 0,8 = 3,2 bar

� Gradient G = Pp_N2_fond - Pp_N2_surf = 3,2 – 0,8 = 2,4 bar

� Compartiment C5 : 30mn � 6 périodes � Ts=100%

� T_N2_finale_C5 = 0,8 + (2,4 x 1,00) = 3,2 bar

� Compartiment C10 : 30mn � 3 périodes � Ts=87,5%

� T_N2_finale_C10 = 0,8 + (2,4 x 0,875) = 2,9 bar


� T_N2_finale_C15 = 0,8 + (2,4 x 0,75) = 2,6 bar


Exercices d’application• Ex2 : Pour les compartiments C5, C10 et C20,

calculer la tension d’azote finale au moment de remonter après une plongée à l’air de 20mn sur un fond de 40m suivies de 20mn sur un fond de 20m. (les temps de descente et de changement d’immersion sont négligés)d’immersion sont négligés)

� 1ère profondeur :

� Pp_N2_40m = Pabs_40m x %N2 = 5 x 0,8 = 4 bar

� Gradient G_40m = Pp_N2_40m - Pp_N2_surf = 4 – 0,8 = 3,2 bar


� T_N2_40m_C5 = 0,8 + (3,2 x 0,9375) = 3,8 bar


� T_N2_40m_C10 = 0,8 + (3,2 x 0, 75) = 3,2 bar

� Compartiment C20 : 20mn � 1 période � Ts=50%

� T_N2_40m_C20 = 0,8 + (3,2 x 0, 50) = 2,4 bar


Exercices d’application� 2ème profondeur :

� Pp_N2_20m = Pabs_20m x %N2 = 3 x 0,8 = 2,4 bar


� Gradient G_20m_C5 = Pp_N2_20m - T_N2_40m_C5

= 2,4 – 3,8 = -1,4 bar

� T_N2_20m_C5 = T_N2_40m_C5 + (G_20m_C5 x Ts)

= 3,8 + (-1,4 x 0,9375) = 2,5 bar

� Compartiment C10 : 20mn � 2 périodes � Ts=75%� Compartiment C10 : 20mn � 2 périodes � Ts=75%


= 2,4 – 3,2 = -0,8 bar

� T_N2_20m_C10 = T_N2_40m_C10 + (G_20m_C10 x Ts)

= 3,2 + (-0,8 x 0,75) = 2,6 bar

� Compartiment C20 : 20mn � 1 période � Ts=50%


= 2,4 – 2,4 = 0 bar

� le compartiment C20 restera saturé à 2,4 bar


Compartiment directeur

• Chaque compartiment possède son seuil de

sursaturation critique (Sc) qui est le coefficient

donnant la limite de résistance du

compartiment à la tension d’azotecompartiment à la tension d’azote

�Sc = T_N2 / Pabs

• Pression absolue minimale de remontée sans

risque théorique d’ADD :

� Pabs = T_N2 / Sc


Compartiment directeur

• Si T_N2 / Sc ≤ Patmo� Pas de profondeur calculable !

T_N2 / Sc ≤ 1 � Aucun palier, surface possible

• Si T_N2 / Sc > Patmo� Profondeur plafond calculable• Si T_N2 / Sc > Patmo� Profondeur plafond calculable

T_N2 / Sc > 1 � Palier(s) obligatoire(s)

Si plusieurs compartiments nécessitent un palier obligatoire, c’est celui ayant la plus grande valeur qui impose le 1er palier

� C’est le compartiment directeur.


Exercices d’application• Ex3 : En reprenant les résultats de l’exercice 1,

quel est le compartiment directeur qui imposera le 1er palier obligatoire ? Calculer la profondeur théorique de ce palier puis indiquer la profondeur pratique d’exécution de ce palier.(SC_C5 = 2,72 ; Sc_C10 = 2,38 ; Sc_C15 = 2,20)(SC_C5 = 2,72 ; Sc_C10 = 2,38 ; Sc_C15 = 2,20)

� Pabs_C5 = T_N2_finale_C5 / Sc_C5 = 3,2 / 2,72 = 1,18 bar

Pabs_C10 = T_N2_finale_C10 / Sc_C10 = 2,9 / 2,38 = 1,22 bar

Pabs_C15 = T_N2_finale_C15 / Sc_C15 = 2,6 / 2,20 = 1,19 bar

� C10 est le compartiment directeur

� Profondeur théorique du palier : 2,2 m

� Profondeur pratique du palier : 3 m


Exercices d’application• Ex4 : En reprenant les résultats de l’exercice 2,

quel est le compartiment directeur qui imposera le 1er palier obligatoire ? Calculer la profondeur théorique de ce palier puis indiquer la profondeur pratique d’exécution de ce palier. (SC_C5 = 2,72 ; Sc_C10 = 2,38 ; Sc_C20 = 2,04)(SC_C5 = 2,72 ; Sc_C10 = 2,38 ; Sc_C20 = 2,04)

� Pabs_C5 = T_N2_20m_C5 / Sc_C5 = 2,5 / 2,72 = 0,92 bar

Pabs_C10 = T_N2_20m_C10 / Sc_C10 = 2,6 / 2,38 = 1,10 bar

Pabs_C20 = T_N2_20m_C20 / Sc_C20 = 2,4 / 2,04 = 1,18 bar

� C20 est le compartiment directeur

� Profondeur théorique du palier : 1,8 m

� Profondeur pratique du palier : 3 m


Azote résiduel

• Un retour en surface en sécurité (= paliers

obligatoires effectués) n’est pas synonyme

d’élimination totale de l’excès d’azote.

• Il reste de l’azote dissous dans le corps du • Il reste de l’azote dissous dans le corps du

plongeur.

• Il est nécessaire de connaitre la quantité

d’azote résiduel au moment de l’immersion

pour une 2ème plongée.


Azote résiduel• Les tables FFESSM base l’azote résiduel sur la désaturation du

compartiment C120 (le plus lent)

• Cette quantité est symbolisée par le GPS en sortie de la 1ère plongée

1,29

1,25

T_N2_résiduel

(en Bar)Désaturation C120 (depuis GPS K)

Exemple suite à plongée simple à l’air de 60mn à 20m

(idem pour 30mn à 40m)

• Comme pour les autres compartiments, C120 est considéré totalement désaturé au bout de 6 périodes, soit 12h

720; 0,810,8

0,75

0,85

0,95

1,05

1,15

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720

Durée (en mn)

T_N2_résiduel (en bar)

Pp_N2_ventilée _surface (en bar)

(idem pour 30mn à 40m)


Azote résiduel• Ex5 : Déterminer par calcul la profondeur maximale de

plongée à l’air sans avoir besoin de faire un palier. (Patmo = 1 bar)

• Paliers liés à l’azote résiduel� prendre le compartiment C120 (Sc = 1,54).� prendre le compartiment C120 (Sc = 1,54).

• Remontée à la surface sans palier� T_N2_C120 / Sc_C120 ≤ Patmo

T_N2_C120 ≤ Sc_C120

T_N2_C120 ≤ 1,54

• Pression ambiante maximale� Pabs = T_N2_C120 / %N2 = 1,54 / 0,8 = 1,925 bar

• La profondeur maximale sans palier est de 9,25m


Utilisation de l’O2 en surface• Afin d’accélérer la désaturation de N2 en

surface, il est possible d’inhaler de l’O2 pure

=> Pp_N2_ventilée = 0 bar

=> Gradient sera donc augmenté de 0,8 barT_N2_résiduel

(en Bar)Désaturation C120 (depuis GPS K) sans et avec O2

720; 0,81

1,29

165; 0,80,75

0,85

0,95

1,05

1,15

1,25

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720

(en Bar)

Durée (en mn)

Désaturation C120 (depuis GPS K) sans et avec O2

Ventilation_Air_en_surface (en bar)

Pp_N2_ventilée _surface (en bar)

Ventilation_O2_pure_en_surface (dès la sortie)


Utilisation de l’O2 en surface• Ex6 : Une palanquée remonte d’une 1ère plongée avec

un GPS K. Ces plongeurs souhaitent replonger 3h30 après en optimisant leur désaturation par une prise d’O2 pure pendant 1h30. Doivent-ils inhaler l’O2 juste en sortant de leur 1ère plongée ou finir l’inhalation juste avant de replonger ? (Justifier la réponse)

• Inhalation O2 dès la sortie avec GPS K :– Sur Tableau III des tables FFESSM :

• Au bout d’1h30, T_N2_O2déb = 0,99 bars

– Calcul fin désaturation à l’air :• T_N2_final_O2déb = T_N2_O2déb + (G x Ts)

= 0,99 + [(0,8 – 0,99) x 0,5]

= 0,895 bar


Utilisation de l’O2 en surface• Inhalation O2 en fin d’intervalle de surface :

– Sur Tableau III des tables FFESSM :• GPS K correspond à T_N2_K = 1,29 bars

– Calcul début désaturation à l’air :• T_N2_air = T_N2_K + (G x Ts)

= 1,29 + [(0,8 – 1,29) x 0,5]

= 1,045 bar= 1,045 bar

– Sur Tableau III des tables FFESSM :• Prendre 1,07

• Au bout d’1h30 d’inhalation d’O2 pure,

T_N2_final_O2fin = 0,82

• Conclusion :T_N2_final_O2déb > T_N2_final_O2fin

Il est préférable de prendre l’O2 pure en fin d’intervalle de surface


Utilisation de l’O2 en surface

0,82

1,29

0,89

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

T_N2_résiduel

(en Bar) Graphique Ex5

Ventilation_Air_en_surface_début (en bar)G_O2_déb_1 = -1,29 bar

G_O2_déb_2 = -0,19 bar

G_O2_fin_1 = -0,49 bar

Passage à l’air

G_O2_fin_2 = -1,05 bar

Passage à l’O2

Graphique Ex6

L’inhalation d ’O2 en fin d’intervalle de surface est plus performante du fait de la création d’un gradient de pression beaucoup plus important en fin de désaturation

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 30 60 90 120 150 180 210 240Durée (en mn)

Pp_N2_ventilée_surface_O2_fin (en bar)

Ventilation_O2_pure_en_surface_au début

Pp_N2_ventilée _surface_O2_début (en bar)

G_O2_déb_1 = -1,29 barG_O2_fin_2 = -1,05 bar


Utilisation de mélanges suroxygénés

• Afin de limiter la saturation en N2, il est possible d’augmenter le taux d’O2 pour diminuer d’autant le taux de N2

Le mélange suroxygéné est appelé :

Nitrox O2% (Nitrox

EAN O2% 32 ; EAN O2% 32 ;

• Quelle est le risque créé par la suroxygénation ?– L’hyperoxie (Pp_O2 > 1,6 bar)

• Quelle est la contrainte imposée par ce risque ?– La limitation de la profondeur d’immersion



• Ex7 : Quel est la profondeur à ne pas dépasser

si on plonge à l’O2 pure ?

Pabs = Pp_O2 / %O2 = 1,6 / 1 = 1,6 bar soit 6mPabs = Pp_O2 / %O2 = 1,6 / 1 = 1,6 bar soit 6m

Il faudra donc impérativement respecter le plancher

des 6m si on plonge à l’O2 pure !


Utilisation de mélanges suroxygénés• Ex8 : En se basant sur le compartiment C7 (Sc_C7 = 2,54),

comparer le 1er palier obligatoire lors de l’utilisation du Nitrox

32/68 par rapport à l’air pour une plongée de 21mn à 40m ? Le

plongeur s’immerge saturé à l’air.

• T_N2_ini = 0,8 bar ; Ts_C7 = 0,875 (3 périodes) ; Pabs = 5 bar

• Utilisation du Nitrox

Pp_O2_Nx = Pabs x %O2_Nx = 5 x 0,32 = 1,6 bar (utilisation possible à 40m)Pp_O2_Nx = Pabs x %O2_Nx = 5 x 0,32 = 1,6 bar (utilisation possible à 40m)

Pp_N2_Nx = Pabs x %N2_Nx = 5 x 0,68 = 3,4 bar

G_Nx = Pp_N2_Nx – T_N2_ini = 3,4 – 0,8 = 2,6 bar

T_N2_Nx = T_N2_ini + (G_Nx x Ts_C7)

= 0,8 + (2,6 x 0,875) = 3,075 bar

Pabs_Nx = T_N2_Nx / Sc_C7 = 3,075 / 2,54 = 1,21 bar

1er palier obligatoire théorique à 2,1m

� 1 palier réel à 3m



• Utilisation de l’air

Pp_N2_air = Pabs x %N2_air = 5 x 0,8 = 4 bar

G_air = Pp_N2_air – T_N2_ini = 4 – 0,8 = 3,2 bar

T_N2_air = T_N2_ini + (G_air x Ts_C7)

= 0,8 + (3,2 x 0,875) = 3,6 bar

Pabs_air = T_N2_air / Sc_C7 = 3,6 / 2,54 = 1,41 barPabs_air = T_N2_air / Sc_C7 = 3,6 / 2,54 = 1,41 bar

1er palier obligatoire théorique à 4,1m

� 1 palier obligatoire pratique à 6m (suivi d’1 palier à 3m)

• Conclusion :T_N2_Nx < T_N2_air

L’utilisation du Nitrox par rapport à l’air permet de limiter la saturation en N2

Les calculs pour le compartiment C7 illustrent une possible diminution des paliers obligatoires.


Utilisation de l’O2 aux paliers

• Il est possible d’utiliser de l’O2 pour améliorer

la désaturation lors des paliers obligatoires

• 2 possibilités de procédures sont possibles :

– Respirer de l’O2 en appliquant les durées de – Respirer de l’O2 en appliquant les durées de

paliers à l’air

=> diminution plus importante du N2 résiduel

– Respirer de l’O2 en s’appuyant sur les seuils de

sursaturation critique

=> réduction du temps de paliers (cf. cours tables)


Autres modèles (pour info)• D’autres modèles existent et servent de base pour d’autres tables

et/ou pour des algorithmes d’ordinateurs.

• Exemple d’autres modèles haldaniens utilisés couramment:– Robert Workman (M-Values � les Sc dépendent de la profondeur)

– Albert Bühlmann (utilise les Pabs et l’air alvéolaire)

• D’autres modèles dits dynamiques intègrent entre autres la croissance, la circulation et la densité des bulles gazeuses dans l’organisme. Voici quelques noms de chercheurs dans le domaine :– Bruce Wienke (RGBM : Reduced Gradient Bubble Model)

– Philip Foster (FGM : Formation and Growth Model)

– Edward Thallmann (VVAL18 � Cochran pour Navy Seal)

– Hugh Van Liew

– Mike Gernhardt




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