Bar je jednotka tlaku široce používaná v potápění pro měření tlaku vzduchu v lahvích, mezitlaku regulátorů a dalších technických parametrů potápěčského vybavení. Jeden bar odpovídá tlaku 100 000 pascalů nebo přibližně atmosférickému tlaku na hladině moře. Jednotka bar je v potápění preferována před pascalem díky praktickým hodnotám – tlaky v potápěčských lahvích se pohybují typicky mezi 150–300 bar, což jsou snadno zapamatovatelná čísla. Bar není oficiální jednotkou mezinárodního systému SI, ale je akceptována pro použití společně s jednotkami SI. V českém i mezinárodním potápění se bar stal de facto standardem pro vyjadřování tlaku. Každý potápěč se denně setkává s barem při kontrole tlaku v lahvi na manometru, při plnění lahví na kompresoru nebo při specifikacích technických parametrů výstroje.
Definice a fyzikální základ
Bar je definován jako tlak 100 000 pascalů (Pa). Název pochází z řeckého slova „baros“ znamenající hmotnost nebo tíže. Jednotka byla zavedena v roce 1909 a rychle se rozšířila v meteorologii a technických oborech.
Formální definice: 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa = 0,1 MPa
Bar má výhodnou vlastnost, že je velmi blízký standardnímu atmosférickému tlaku:
- 1 bar ≈ 0,987 atm
- 1 atm = 1,01325 bar
Tento nepatrný rozdíl (cca 1,3 %) je pro většinu praktických výpočtů v rekreačním potápění zanedbatelný. Proto se často zjednodušeně říká „1 bar ≈ 1 atm“, i když to není zcela přesné.
Vztah k vodnímu sloupci: 1 bar odpovídá přibližně tlaku vodního sloupce vysokého 10 m. Pro praktické účely v potápění se používá tato aproximace bez ohledu na typ vody. Přesné hodnoty závisí na hustotě vody a gravitačním zrychlení, ale rozdíly jsou zanedbatelné pro rekreační potápění.
Převodní vztahy
Bar se často převádí na jiné jednotky tlaku podle kontextu použití.
Základní převody:
- 1 bar = 100 000 Pa (pascal)
- 1 bar = 0,1 MPa (megapascal)
- 1 bar ≈ 0,987 atm (atmosféra)
- 1 bar ≈ 14,5 psi (pounds per square inch)
- 1 bar = 750,06 mmHg (milimetry rtuťového sloupce)
- 1 bar = 1 000 mbar (milibar)
- 1 bar = 100 000 dyn/cm²
Praktické příklady převodu:
200 bar (typický tlak v plné lahvi):
- 200 bar = 20 MPa
- 200 bar ≈ 197 atm
- 200 bar ≈ 2 900 psi
10 bar (přibližný mezitlak nad okolní tlak):
- 10 bar = 1 MPa
- 10 bar ≈ 9,87 atm
- 10 bar ≈ 145 psi
Bar vs. atmosféra v potápění
Obě jednotky se v potápění používají, ale s mírně odlišnými účely.
Použití baru:
- Tlak v potápěčských lahvích
- Pracovní tlaky ventilů a lahví
- Mezitlak v regulátorech
- Testovací tlaky výstroje
- Manometrické údaje (manometrický tlak)
Použití atmosféry:
- Fyziologické výpočty (parciální tlaky plynů)
- Dekompresní plánování
- Teoretické výpočty spotřeby vzduchu
- Absolutní tlak v různých hloubkách
Klíčový rozdíl: Bar se obvykle používá pro měření tlaku v technickém kontextu (kolik vzduchu zbývá v lahvi). Atmosféra se používá pro fyziologický kontext (jakému tlaku je tělo vystaveno).
Manometr ukazující 150 bar měří manometrický tlak – tedy tlak nad okolní atmosféru. Absolutní tlak v lahvi je ve skutečnosti přibližně 151 bar (150 bar + cca 1 bar atmosférického tlaku), což odpovídá přibližně 149 atm absolutního tlaku.
Tlak v potápěčských lahvích
Potápěčské lahve jsou konstruovány pro různé pracovní tlaky. Pracovní tlak (angl. working pressure) je maximální tlak, na který může být lahev bezpečně naplněna při běžném provozu.
Standardní pracovní tlaky:
Ocelové lahve:
- 200 bar – nejběžnější v Evropě
- 232 bar – používané v technickém potápění
- 300 bar – moderní vysokotlaké lahve
Hliníkové lahve:
- 207 bar – standard v USA a některých částech Evropy
- 230 bar – méně běžné
Objem lahví: Lahve se označují podle svého vodního objemu (objem vody, kterou pojmou) nebo podle objemu vzduchu při normálním tlaku.
Příklady:
- 12litrová ocelová lahev na 200 bar = 2 400 litrů vzduchu
- 15litrová ocelová lahev na 200 bar = 3 000 litrů vzduchu
- 2× 12litrová lahev (twinset) na 200 bar = 4 800 litrů vzduchu
Výpočet: vodní objem × pracovní tlak = celkový objem vzduchu
Testovací tlak: Každá lahev musí být pravidelně testována na vyšší tlak, než je její pracovní tlak. Testovací tlak je obvykle 1,5× pracovní tlak.
Příklady:
- Pracovní tlak 200 bar → testovací tlak 300 bar
- Pracovní tlak 232 bar → testovací tlak 348 bar
Testování probíhá hydrostaticky (lahev naplněná vodou) ve specializovaných zařízeních. Frekvence testování je stanovena národní legislativou – v České republice obvykle každých 5 let.
Přeplňování lahví: Některé potápěčské školy nebo centra plní lahve nad pracovní tlak, například na 220–230 bar u lahví na 200 bar. Tato praxe je kontroverzní:
- Krátkodobé přeplnění nepředstavuje bezprostřední nebezpečí
- Opakované přeplňování zkracuje životnost lahve
- Porušuje výrobní specifikace
- Může mít důsledky pro pojištění v případě úrazu
Bar a regulátory
Regulátory snižují vysoký tlak z lahve na dýchatelný tlak v několika stupních.
První stupeň: Redukuje vysoký tlak z lahve (150–200 bar) na mezitlak (angl. intermediate pressure):
- Typicky 8–12 bar nad okolní tlak
- Nejběžněji 9–10 bar nad okolní tlak
Mezitlak je konstantní rozdíl nad okolním tlakem bez ohledu na tlak v lahvi. Když má lahev 200 bar na hladině, první stupeň dodává mezitlak cca 10 bar nad okolní tlak (tedy absolutně cca 11 bar). V hloubce 30 m (4 bar okolního tlaku) je mezitlak stále 10 bar nad okolní tlak, tedy absolutně cca 14 bar.
Druhý stupeň: Redukuje mezitlak na okolní tlak (ambient pressure). Druhý stupeň pracuje na principu poptávkového ventilu – dodává vzduch pouze při nádechu.
DIN vs. INT (yoke) připojení:
DIN připojení:
- Šroubovací připojení
- Vyšší spolehlivost při vysokých tlacích
- DIN 200 bar (G5/8″) – standardní
- DIN 300 bar – pro vysokotlaké lahve
- Používané především v Evropě a technickém potápění
INT (yoke, třmen):
- Svěrné připojení přes třmen
- Limit přibližně 230 bar
- Jednodušší montáž/demontáž
- Rozšířené v USA, Karibiku, Asii
Testování regulátorů: Regulátory se testují v servisních střediscích na speciálních testovacích přístrojích. Měří se:
- Otevírací tlak (cracking pressure) – obvykle 1–2 mbar
- Průtok vzduchu při různých tlacích
- Hermetičnost sedel ventilů
- Funkčnost při různých teplotách
Výpočty spotřeby vzduchu
Bar je základní jednotkou pro výpočty spotřeby vzduchu během ponoru.
Surface Air Consumption (SAC): Průměrná spotřeba tlaku z lahve za minutu přepočtená na hladinu. Různé metodiky moją mírně odlišné definice, zde používáme zjednodušený přístup pro praktické plánování.
Zjednodušený vzorec: SAC = (počáteční tlak – konečný tlak) ÷ čas ponoru ÷ průměrný tlakový faktor
Příklad pro jednoduchý odhad průměrné spotřeby:
- Počáteční tlak: 200 bar
- Konečný tlak: 80 bar
- Čas ponoru: 40 minut
- Průměrná spotřeba: (200 – 80) ÷ 40 = 3 bar/min (bez korekce na hloubku)
Respiratory Minute Volume (RMV): Skutečný objem vzduchu spotřebovaný za minutu na hladině.
Vzorec: RMV = SAC × objem lahve
Pro 12litrovou lahev s SAC 3 bar/min: RMV = 3 × 12 = 36 l/min
Výpočet spotřeby v hloubce: Spotřeba v hloubce = SAC × ((hloubka ÷ 10) + 1)
Příklad pro SAC 3 bar/min v hloubce 30 m: Spotřeba = 3 × ((30 ÷ 10) + 1) = 3 × 4 = 12 bar/min
Demonstrace nerealistického plánu: Tento příklad ukazuje, proč je nutné pečlivě plánovat ponory s ohledem na kapacitu lahve.
Pro ponor do 30 m s předpokládanou dobou 20 minut na dně:
- Sestup (2 min, průměr 15 m): 2 × 3 × 2,5 = 15 bar
- Pobyt na dně (20 min, 30 m): 20 × 3 × 4 = 240 bar
- Výstup s bezpečnostní zastávkou (8 min, průměr 10 m): 8 × 3 × 2 = 48 bar
- Celkem: 303 bar
Pro 12litrovou lahev s 200 bar je tento ponor nereálný. Je nutné výrazně zkrátit dobu na dně (na cca 8–10 minut) nebo použít větší lahev (15 litrů nebo twinset).
Tlak a bezpečnost
Správné zacházení s vysokým tlakem je zásadní pro bezpečnost.
Minimální rezerva: Nikdy nevyčerpávejte vzduch v lahvi úplně. Doporučené rezervy:
- Rekreační potápění: minimálně 50 bar při dosažení hladiny
- Technické potápění: podle pravidla třetin (třetina tam, třetina zpět, třetina rezerva)
- Vrakové/jeskynní ponory: ještě konzervativnější rezervy
Rychlé vypouštění tlaku: Při rychlém vypuštění vzduchu z lahve dochází k ochlazení podle adiabatického procesu. Ventil a regulátor mohou zamrznout, zejména v chladné vodě. Proto:
- Nevypouštějte vzduch příliš rychle
- V chladné vodě používejte regulátory s ochranou proti zamrznutí
- Při servisním vypouštění postupujte pomalu
Vysokotlaké hadice: Potápěčské hadice jsou konstruovány pro různé tlaky:
Vysokotlaké (HP):
- Připojují manometr k prvnímu stupni
- Odolnost minimálně 400 bar
- Průměr obvykle 4–5 mm
Středotlaké (LP):
- Připojují druhý stupeň, inflátor BCD, suchý oblek
- Pracovní mezitlak 8–12 bar nad okolní tlak
- Odolnost typicky 40–50 bar
- Průměr 8–10 mm
Prasklá vysokotlaká hadice: Vytvoří silný proud vysokotlakého vzduchu s charakteristickým syčením. Není bezprostředně nebezpečné – vzduch uniká pomalu a máte čas na kontrolovaný výstup. Řešení:
- Ukončit ponor
- Kontrolovaně vystoupit s partnerem
- Po ponoru vyměnit hadice
Prasklá středotlaká hadice: Větší průměr hadice znamená rychlejší únik vzduchu. Může vést k rychlému vyprázdnění lahve. Řešení:
- Okamžitě ukončit ponor
- Sdílet vzduch s partnerem pomocí záložního zdroje
- Kontrolovaný výstup
Kompresory a plnění lahví
Potápěčské kompresory pracují s vysokými tlaky a vyžadují speciální konstrukci.
Typy kompresorů:
Pístové kompresory:
- 3–4 stupňová komprese
- Tlak postupně narůstá v jednotlivých stupních
- Chlazení mezi stupni
- Kapacita obvykle 100–300 l/min volného vzduchu
Šroubové kompresory:
- Kompaktnější konstrukce
- Vyšší výkon
- Používané ve velkých plnicích stanicích
Filtrace vzduchu: Vzduch pro potápění musí splňovat přísné normy čistoty podle EN 12021. Limity zahrnují maximální koncentrace nečistot včetně oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého, olejových par a vodní páry. Konkrétní hodnoty rosného bodu a vlhkosti závisí na tlaku a podmínkách použití.
Kompresory používají vícevrstvé filtrační systémy:
- Mechanické filtry (pevné částice)
- Molekulární síta (voda, CO₂)
- Aktivní uhlí (organické látky, olej, CO)
Rychlost plnění: Rychlé plnění vytváří teplo kompresí vzduchu. Lahev se zahřívá a po vychladnutí klesne tlak. Proto:
- Pomalu plnit (50–100 bar/min)
- Nechat lahev vychladnout
- Doplnit na konečný tlak
Banky lahví: Velká plnicí zařízení používají banky (kaskády) vysokotlakých lahví. Umožňují rychlé plnění bez nutnosti běžícího kompresoru.
Princip:
- Banka s tlakem 300 bar
- Plnění lahve až do vyrovnání tlaků
- Minimální zahřívání
- Banka se doplňuje kompresorem mimo špičku
Měření tlaku – manometry
Manometry měří tlak v lahvi a zobrazují ho na stupnici.
Typy manometrů:
Mechanické (analogové):
- Bourdonova trubice nebo membránový mechanismus
- Stupnice obvykle 0–400 bar
- Označená červená zóna (rezerva, obvykle pod 50 bar)
- Spolehlivé, fungují bez elektrického napájení
Digitální:
- Elektronické senzory (piezorezistivní)
- LCD displej
- Přesnější čtení
- Vyžadují baterii
- Integrované v potápěčských počítačích
Přesnost manometrů: Kvalitní manometry mají přesnost ±5 bar v pracovním rozsahu. Doporučuje se pravidelná kalibrace a srovnání s referenčním manometrem.
Umístění manometru: Obvykle na konzoli společně s hloubkoměrem a kompasem, nebo samostatně na hadici. Kontrola tlaku by měla probíhat:
- Před ponorem (na hladině)
- Každých 5–10 minut během ponoru
- Po dosažení plánované hloubky
- Před začátkem výstupu
Praktické tipy pro potápěče
Kontrola tlaku před ponorem: Vždy zkontrolujte tlak v lahvi před vstupem do vody. Nedostatečný tlak může znamenat:
- Netěsnost ventilu
- Zapomenutý ventil (není otevřený)
- Špatně naplněná lahev
- Únik během přepravy
Plánování rezervy: Pravidlo 50 bar je minimum pro rekreační ponory v otevřené vodě. Pro náročnější podmínky:
- Vraky: 70–100 bar
- Proudy: 80–100 bar
- Chladná voda: 70–90 bar
- Technické ponory: pravidlo třetin
Sledování spotřeby: Naučte se svou typickou spotřebu (SAC). Pomůže vám lépe plánovat ponory a rozpoznat abnormální situace:
- Vysoká spotřeba = stres, námaha, problémy s výstrojí
- Nízká spotřeba = mělké dýchání (angl. shallow breathing), riziko retence CO₂
Teplotní kompenzace: Tlak v lahvi se mění s teplotou. Lahev naplněná v teplé místnosti a ponořená do studené vody může ztratit 10–20 bar. Plánujte s rezervou.
Legislativa a normy
Evropské normy:
EN 250:
- Testování regulátorů
- Požadavky na výkon při různých tlacích
- Odolnost proti volnému průtoku
EN 144:
- Připojení ventilů a regulátorů
- Standardizace závitů
- DIN a INT specifikace
EN 12245:
- Kompozitní potápěčské lahve (fully wrapped composite cylinders)
- Materiály, konstrukce, testování
- Označení a certifikace
Česká legislativa: Tlakové nádoby (potápěčské lahve) podléhají zákonu o technických požadavcích na výrobky. Vyžadují:
- Revize každých 5 let
- Hydrostatickou zkoušku
- Vizuální inspekci
- Certifikaci autorizovanou organizací
Přeprava lahví: Plné lahve jsou klasifikovány jako nebezpečný náklad:
- UN 1002 (stlačený vzduch)
- Označení ADR při silniční přepravě
- Omezení množství bez speciálního povolení
- Povinnost ventil chránit ochrannou čepičkou
Převodní tabulka
| bar | atm | psi | kPa | MPa |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,987 | 14,5 | 100 | 0,1 |
| 10 | 9,87 | 145 | 1 000 | 1 |
| 50 | 49,3 | 725 | 5 000 | 5 |
| 100 | 98,7 | 1 450 | 10 000 | 10 |
| 150 | 148 | 2 176 | 15 000 | 15 |
| 200 | 197 | 2 901 | 20 000 | 20 |
| 232 | 229 | 3 366 | 23 200 | 23,2 |
| 300 | 296 | 4 351 | 30 000 | 30 |
Použité zdroje:
- EN 250 – Respiratory equipment for diving
- EN 144 – Respiratory equipment – Gas cylinder valves
- EN 12245 – Transportable gas cylinders – Fully wrapped composite cylinders
- EN 12021 – Compressed gases for breathing apparatus
- PADI Equipment Specialist Manual
- SSI Equipment Techniques Manual
- International Standards for Cylinder Testing