Computadores de Mergulho: Histórico & Evolução

Maurício P. Henriques

Quando olhamos a quantidade de computadores de mergulho disponíveis, a variedade de modelos e suas características, logo associamos estes dispositivos ao máximo em tecnologia disponível para o mergulho. Na verdade, o conceito de um aparelho capaz de monitorar a absorção e eliminação de Nitrogênio por um mergulhador durante seu mergulho é muito antigo. É claro que as tecnologias empregadas na construção destes aparelhos evoluiram, mas o conceito data da década de 50.

A introdução do SCUBA (Self-Contained Underwater Breathing Apparatus) durante a Segunda Guerra Mundial mudou o conceito de mergulho. Até esta data, as operações de mergulho utilizavam suprimento de ar a partir da superfície e o cálculo e controle da descompressão eram executados pela equipe de superfície. Com o advento do SCUBA vieram novos problemas de logística a serem enfrentados:

No ínicio dos anos 50 a marinha americana estabeleceu um comitê para Guerra Submarina e Mergulhadores, responsável por identificar as melhorias necessárias nos equipamentos de mergulho para suas operações anfíbias. Este comitê produziu um relatório em 1953 (Groves & Monk) onde não só identificava a necessidade de um "computador" de mergulho, como também apresentava o projeto preliminar de um dispositivo descompressivo analógico . O relatório também incluia um projeto básico para o que, na época, seria o supra-sumo do computador de mergulho: um dispositivo elétrico-analógico que era capaz de mostrar tanto o estado atual de descompressão como a quantidade de ar disponível (vocês já viram isto antes?) de maneira que o mergulhador saberia se o suprimento de ar era suficiente para realizar a descompressão necessária. Este relatório estabeleceu a base para a maioria dos projetos iniciais de computadores de mergulho.

Antes do advento dos microprocessadores, computadores analógicos, mecânicos e elétricos, foram utilizados para simular modelos descompressivos.

Foxboro Decomputer Mark I

A Foxboro Company, de Foxboro, Massashusetts, construiu um computador analógico para descompressão e o submeteu à análise da marinha americana em Outubro de 1955. Seu projeto pneumático de 2 compartimentos, com meios-tempos de 40 e 75 minutos, era baseado no relatório de Groves & Monk. A absorção e eliminação do nitrogênio era simulada pelo fluxo de gás através de resistores porosos. A avaliação da marinha concluiu que o dispositivo apresentava leituras inconsistentes com as tabelas de mergulho da época e o aparelho foi devolvido à Foxboro para modificações. Tais modificações nunca ocorreram e a Foxboro nunca reapresentou o computador à marinha.

SOS Decompression Meter

O computador SOS é provavelmente o mais conhecido computador descompressivo. Foi projetado em 1959 por Carlo Alinari e fabricado por uma empresa italiana chamada SOS Diving Equipment Limited. Até o início da década de 90 este computador ainda era fabricado. Este computador analógico pneumático implementa um modelo de um único compartimento, simulando a absorção/eliminação do nitrogênio através do fluxo de ar por um resistor ceramico.

O diagrama ao lado ilustra o princípio de funcionamento do computador SOS.

TRACOR

O primeiro computador descompressivo analógico elétrico foi desenvolvido em 1963 pela empresa Texas Research Associates, Inc e foi nomeado TRACOR. Este dispositivo empregava uma rede de resistores e capacitores para simular a absorção/eliminação do nitrogênio. A pressão ambiente era medida através de um medidor de pressão que controlava a tensão submetida ao sistema. Dois conjuntos de baterias alimentavam o dispositivo. Duas baterias alcalinas alimentavam um aquecedor que mantia a temperatura da parte eletrônica constante em 25oC. O mostrador era calibrado em pés de água salgada (fsw - feet of salt water) e mostrava quantos pés o mergulhador poderia subir de maneira segura.

DCIEM - Mark Series

Em 1962, o Instituto Civil e Militar de Medicina Ambiental (Defense and Civil Institute of Environmental Medicine - DCIEM) do Canadá iniciou o desenvolvimento de uma série de computadores descompressivos analógicos pneumáticos, sob a direção de D.J. Kidd e R.A. Stubbs, os mesmos que desenvolveram o modelo no qual as tabelas do DCIEM são baseadas. O dispositivo tinha 4 compartimentos para simular a absorção/eliminação do nitrogênio pelo mergulhador. A tabela abaixo mostra os resultados obtidos com as várias versões deste aparelho.

O MARK VS foi o primeiro computador descompressivo testado exaustivamente com sucesso. Os 4 compartimentos em série resultavam na prática em meios-tempos que variavam de 5 minutos a mais de 300 minutos. O mostrador constituia-se de um profundímetro com dois ponteiros: um indicava a profundidade atual e o outro indicava a profundidade mínima para a qual o mergulhador poderia subir com segurança. O aparelho cabia numa caixa estanque de 9 cm de diametro por 18 cm de comprimento e portanto podia ser facilmente carregada por um mergulhador.

O MARK VS foi produzido pela empresa Spar Aerospace no final da década de 60 para os mercados militar e comercial, com profundidade operacional de 60 metros. Nos anos 70 a empresa Spar desenvolveu um modelo menor e mais leve que podia ir até 90 metros. Devido à complexidade do aparelho e seus altos custos de fabricação, o MARK VS não era um produto comercialmente viável para o mergulho amador.

GE Decompression Meter

A General Eletric projetou um computador descompressivo em 1973 que utilizava uma membrana semipermeável de silício para simular a difusão do nitrogênio. Estas membranas eram melhores que os resistores porosos, pois o meio-tempo do compartimento simulado não variava com a profundidade, como ocorria por exemplo com o computador SOS. O computador da GE tinha 4 câmaras pneumáticas para simular as tabelas de descompressão a ar da US Navy. Os testes iniciais da GE mostraram que o conceito de um computador baseado em membranas semi-permeáveis era sólido, seu tamanho poderia ser reduzido e sua dependência à temperatura estava dentro de limites razoáveis. No entanto, a GE não prosseguiu com o desenvolvimento do computador.

Farallon Decomputer

No início dos anos 70 o único computador descompressivo comercialmente disponível era o modelo SOS. Todas as outras tentativas de se desenvolver um computador seguro e confiável ou não tiveram sucesso ou

resultaram em produtos muito caros para o mergulho amador. Em 1975, a empresa Farallon Industries da Califórnia lançou um dispositivo chamado Decomputer. Este aparelho era um computador analógico pneumático que utilizava a tecnologia de membranas semipermeáveis. Tinha 4 membranas que simulavam 2 compartimentos:; 2 das membranas eram utilizadas para simular a absorção de nitrogênio e 2 eram utilizadas para simular a eliminação de nitrogênio. As membranas tinham tamanho variado para simular diferentes velocidadesde absorção e eliminação. O mostrador tinha 3 zonas codificadas em cores: verde, amarelo e vermelho. O mergulhador não poderia retornar à superfície enquanto o ponteiro estivesse na zona vermelha ou na parte da zona amarela próxima à zona vermelha.

Testes realizados no Instituto Scripps de Oceanografia indicaram que o Decomputer falhava em simular os limites descompressivos da tabela da US Navy. Resultados com testes em mergulhos sucessivos mostraram que o Decomputer era ainda menos adequado. A marinha da Austrália também avaliou o Decomputer e concluiu que ele produzia limites não-descompressivos muito liberais e que suas membranas apresentavam muita deterioração mecanica.

Na década de 70 a revolução dos microprocessadores possibilitou a construção de computadores digitais de tamanho reduzido dedicados à tarefa específica de cálculo descompressivo. Computadores digitais são mais precisos que computadores analógicos mecanicos e apresentam menos problemas de calibragem. Naquela época no entanto, o principal problema destes computadores digitais era a falta de uma fonte de energia apropriada.

DCIEM XDC

O DCIEM (Defense and Civil Institute of Environmental Medicine - Canadá) iniciou o trabalho na série de computadores descompressivos digitais XDC em meados da década de 70. Devido ao sucesso do seu trabalho anterior com computadores descompressivos pneumáticos, o DCIEM elegeu o modelo descompressivo de Kidd-Stubbs (que também é utilizado nas tabelas de mergulho do DCIEM) para seu utilizado em seus computadores digitais.

O primeiro computador digital do DCIEM, chamado XDC-1, era um modelo de mesa. Era utilizado para analisar ou planejar perfis de mergulhos. O usuário fornecia os dados do perfil de mergulho através de um teclado. Também podia ser utilizado em "tempo real" caso a profundidade do mergulhador fosse fornecida através de um sensor de pressão e um conversor Analógico/Digital. O "status" descompressivo era determinado através do cálculo do nitrogênio acumulado nos quatro compartimentos do modelo de Kidd-Stubbs.

Durante o mergulho, o operador poderia extrapolar o perfil de mergulho e determinar a descompressão necessária baseado em várias opções. O computador XDC-1 foi fabricado pela empresa canadense Canadian Thin Films Systems Inc e foi utilizado com sucesso em instalações de camaras hiperbáricas. No entanto, seu projeto não era prático para situações de mergulhos em águas abertas.

Para enfrentar os rigores de uma operação de mergulho real, o DCIEM projetou o XDC-2. Este computador era um modelo apropriado para operações de mergulho com suprimento de ar da superfície. A unidade podia ser conectada a um sensor de pressão que era acoplado ao traje do mergulhador. O modelo descompressivo básico utilizado era o mesmo modelo Kidd-Stubbs utilizado no XDC-1. O mostrador do XDC-2 era constituido de 4 "displays" de LEDs e vários indicadores. As principais informações apresentadas no mostrador eram:

O modelo XDC-2 ainda era utilizado pela marinha canadense no final da década de 80, apesar da limitação de só poder ser utilizado em mergulhos com equipe de superfície e umbilical.

Para atender os mergulhadores SCUBA, o DCIEM desenvolveu o modelo XDC-3, também conhecido como Cyberdiver. O modelo XDC-3 foi o primeiro computador descompressivo, baseado em microprocessadores, que podia ser carregado para baixo d’água junto com o mergulhador. Era constituido de uma caixa, que continha toda a parte eletrônica, e um mostrador, que era conectado a esta caixa por um tubo longo onde as conexões elétricas eram acomodadas. As informações apresentadas eram idênticas às apresentadas pelo XDC-2. A unidade era alimentada por 4 baterias de 9V, que duravam em torno de 4 horas. Para conservar energia, os "displays" de LEDs eram equipados com um interruptor que permitia ativá-los por 6 segundos para leitura das informações. O modelo XDC-3 teve um sucesso modesto, devido ao seu preço e ao custo de 4 baterias de 9V a cada 4 horas.

DACOR Diving Computer

A Dacor Corporation iniciou seu primeiro projeto de computador descompressivo no final da década de 70. Devido a motivos legais, eles decidiram projetar um computador que simplesmente fornecia ao mergulhador as informações das tabelas de mergulho da US Navy para o mergulho sendo executado. A Dacor estava preparada para lançar no mercado este modelo, mas o consumo de energia era muito elevado e exigia uma bateria especial para garantir utilização contínua por um mínimo de 12 horas. De acordo com a companhia, existiam 2.000 unidades do modelo prontas para comercialização, mas a fábrica das baterias especiais foi destruida num incêncio e o projeto foi engavetado.

Cyberdiver II

A empresa Kybertec, que tinha trabalhado no desenvolvimento do modelo XDC-3, ou Cyberdiver, entrou no mercado do mergulho recreativo com o modelo Cyberdiver II em 1980. Assim como o modelo não-lançado da Dacor, este modelo lia as tabelas da US Navy. Ele era conectado ao cilindro de mergulho e também fornecia a pressão do cilindro. Ou seja, já existia um computador integrado ao consumo de ar em 1980! Utilizava uma bateria de 9V que lhe dava uma autonomia entre 9 e 12 horas. A unidade possuia um alarme audível para situações de descompressão. O modelo Cyberdiver II teve algum sucesso, mas era muito grande e seu método de calibragem era muito complexo.

Cyberdiver III

A empresa Newtec (novo nome para a Kybertec) lança o Cyberdiver III em 1981. Agora, ao invés de usar tabelas da US Navy, este modelo calcula o "status" descompressivo através do modelo de Kidd-Stubbs. O mostrador gráfico utilizava 5 LEDs para indicar a profundidade segura e a velocidade de subida segura. Assim como o Cyberdiver II, o Cyberdiver III se conectava à porta de alta pressão do regulador e o tamanho dos dois modelos era quase idêntico. Este modelo estava disponível até o início dos anos 90!

Primeiros modelos comerciais

Os primeiros modelos com algum sucesso comercial foram o modelo Edge da Orca e o modelo Decobrain I da Divetronic AG, ambos anunciados em 1983.

Decobrain I

O Decobrain I foi um dos dois novos computadores descompressivos anunciados em 1983, projetados especificamente para o mercado do mergulho recreativo. O Decobrain I era um dispositivo baseado em tabelas de mergulho, tendo em sua memória 5 conjuntos de tabelas desenvolvidas na Suiça. A unidade era utilizada no pulso e tinha 5 mostradores principais com: profundidade, tempo de fundo, tempo total de subida e parada descompressiva (profundidade e tempo). Utilizava um conjunto de baterias Níquel-Cádmio recarregáveis que lhe proporcionavam uma autonomia de 80 horas. Quando a unidade era ligada, media a pressão ambiente para determinar que conjunto de tabelas era o mais apropriado. A informação de descompressão para o mergulho a ser executado era baseada no conjunto de tabelas que melhor se adequava à pressão ambiente que tinha sido medida pelo aparelho.

Um aspecto único do Decobrain I era o fato de, apesar de ser baseado em tabelas de mergulho, permitir mergulhos multi-nível. O computador do Decobrain I realizava cálculos multi-nível utilizando os grupos de mergulhos sucessivos das tabelas. O problema com este método é que estes cálculos só levavam em conta um único compartimento do modelo das tabelas suiças: o modelo cujo meio-tempo era de 80 minutos.

Em 1985, a Divetronic liberou uma nova versão de software para o Decobrain I, não mais utilizando tabelas mas sim o modelo descompressivo desenvolvido na Suiça. Este "upgrade" de software o transformava no Decobrain II.

EDGE

O outro modelo de computador descompressivo anunciado em 1983 foi o EDGE, da empresa ORCA Industries Inc. Este foi sem dúvida o primeiro computador descompressivo de grande sucesso e ampla aceitação de mercado. Sua construção robusta, seu tamanho reduzido (para a época) e seu "display" gráfico revolucionaram o mercado do mergulho e tornaram realidade a utilização do computador descompressivo pelo mergulho recreativo.

O EDGE utiliza um algoritmo modificado de Haldane similar ao utilizado para a produção das tabelas a ar da US Navy. Isto permitia aos mergulhadores um ponto de referência para verificar os resultados produzidos pelo EDGE, auxiliando na compreensão na operação apropriada do aparelho. Seu "display", constituido de uma matriz de cristal líquido de 32 x 40 "pixels" permitia a apresentação dos resultados tanto em formato numérico como em formato gráfico. Sua caixa robusta tornavam-no um modelo praticamente indestrutível.

Em 1987 a empresa Orca desenvolveu o modelo SkinnyDipper, outro marco no desenvolvimento de computadores de mergulho. Este modelo era mais fácil de usar e mais acessível que seu predecessor, o modelo Edge. A diferença principal entre eles é que o Edge era capaz de apresentar informações completas para uma possível descompressão.

A Suunto lançou 2 modelos em 1987: os modelos Suunto SME-ML e o Suunto SME-USN. O modelo ML era um modelo multi-nível enquanto que o modelo USN era um modelo que utilizava as tabelas da marinha americana para o cálculo da descompressão. Foram os primeiros computadores a permitir que o usuário recuperasse as informações dos perfís dos mergulhos executados. A Oceanic introduziu o modelo DataMaster II (equivalente ao modelo DataScan II, da US Divers), os primeiros modelos que possuiam também um manômetro integrado. Também em 1987 a empresa Uwatec introduziu o modelo Aladin que se tornou muito popular devido ao seu preço final acessível.

  O ano de 1988 marca a introdução do modelo MicroBrain da Dacor, sendo o computador com menor peso e tamanho disponível na época. Além disso, foi o primeiro modelo a permitir que o usuário reinicializasse o computador ao final do mergulho através de um imã que apagava os dados de mergulhos prévios armazenados.

O ano de 1989 marca a introdução da nova geração de vários modelos introduzidos anteriormente, com melhorias nos algoritmos empregados. O final do ano marca a introdução do primeiro computador a apresentar cálculos integrados de descompressão e consumo de ar: o modelo Delphi da Orca. Também foi o primeiro modelo a permitir a descarga das informações do perfil de mergulho para um computador do tipo PC.

A década de 90 marcou a popularização do computador de mergulho, com dezenas de modelos de todos os tamanhos, características e preços disponíveis para o mercado do mergulho.

O ano de 1993 marca o lançamento do primeiro modelo a fazer uso da tecnologia de "wireless" para separar o computador em duas unidades funcionais: o sensor de pressão do cilindro da unidade de pulso com o mostrador do computador. O pioneiro nesta técnica foi o modelo Nemesis da Cochran. Em 1994 a Uwatec reage e lança o modelo Aladin Aix X.

O ano de 1994 é marcado por mais inovações: surge o primeiro computador a suportar misturas Nitrox (o modelo Bridge da DiveRite) e o primeiro computador "falante" (os modelos DiveTalker da Steelex e DiveMate da Mares).

Hoje, com a popularização dos computadores que suportam tanto Ar como Nitrox, temos disponíveis mais de 40 modelos diferentes de computadores de mergulho.

Resumo

A necessidade de utilizar um dispositivo automático para o cálculo dos parametros de mergulho vem desde a introdução do equipamento de mergulho autônomo. O sucesso do EDGE no mercado do mergulho recreativo marcou o início da crescente utilização destes tipos de computadores. Em 1987 já haviam 8 computadores de mergulho diferentes no mercado, e a evolução e diversidade não pararam desde então.

Bibliografia

Microprocessor Applications to Multi-Level Air Decompression Problems – Karl E. Huggins – Michigan Sea Grant College Program

Dive Computers – A consumer’s guide to history, theory & performance – Ken Loyst – Watersport Books

Internet Dive Computer Review – Kevin O. Grover - http://www.unlv.edu/SCUBA/idcr/index.html

Autor

Maurício Henriques é Instructor Trainer PDIC, Instrutor IANTD para todas as modalidades de mergulho técnico até Trimix. É mergulhador "full cave" pela NSS-CDS e pela NACD. É formado em Engenharia de Eletricidade e seu maior interesse no mergulho são as técnicas de mergulho e as teorias e modelos que tentam explicar o fenomeno descompressivo no mergulhador.