Aparatele pentru protecţia căilor respiratorii pot fi considerate ca o parte constitutivă a aparatului respirator, motiv pentru care la analiza modului de protecţie trebuie să se ţină seama atât de mecanismul acestuia cât şi de factorii fiziologici. Respiraţia este un proces fiziologic complex în a cărui desfăşurare sunt implicate trei sisteme funcţionale diferite: sistemul respirator, cel cardiovascular şi sistemul nervos. Sistemul respirator este alcătuit în principal din plămâni şi căile respiratorii extrapulmonare.

Inspiraţia şi expiraţia reprezintă timpul activ, respectiv pasiv al respiraţiei. Aceste două procese generează ventilaţia pulmonară. În stare de repaus, în respiraţie normală mişcările respiratorii au loc cu o frecvenţă de 16 – 18 mişcări pe minut. Volumul de aer vehiculat într-o respiraţie normală, numit aer curent sau aer respirator, variază între 0,4-0,6 litri, dar cantitatea de aer inspirată forţat poate ajunge până la 1,8 litri.

Cantitatea de aer care trece prin plămâni într-un minut reprezintă debitul respirator, care în repaus are valoarea de 5-10 litri/minut, iar în timpul unui efort fizic poate atinge valori cuprinse între 120 şi 150 litri/minut. Să nu uităm însă că există mari deosebiri în ceea ce priveşte modul de adaptare al diferitelor persoane la efort, un rol important avându-l antrenamentul şi stresul.

---

Respiraţia este un proces fiziologic complex a cărei disfuncţionare poate provoca accidente grave sau chiar mortale. În acest context, pătrunderea oamenilor în medii care conţin substanţe toxice sau cu conţinut scăzut de oxigen este deosebit de periculoasă, în măsura în care aceasta se face fără de protecţie corespunzătoare.

Aerul atmosferic are următoarea componenţă normală:

• azot 79%
• oxigen 20,95%
• alte gaze 0,05%

---

În condiţiile desfăşurării diferitelor activităţi, poluanţii atmosferici ai spaţiilor de lucru care acţionează asupra căilor respiratorii variază în limite foarte largi, de la agenţi relativ nepericuloşi dar “supărători”, la agenţi foarte periculoşi generatori de intoxicaţii grave.

Gradul de nocivitate al poluanţilor atmosferici pentru aparatul respirator diferă de la un agent la altul, fiind determinat de o serie de factori care se referă la cantitatea şi concentraţia activă a substanţei, la acţiunea cumulativă în organism, la timpul de expunere, la temperatura mediului de lucru, la particularităţi fiziologice.

Principalii poluanţi întâlniţi se pot clasifica în trei categorii distincte:

• poluanţi solizi;
• poluanţi gazoşi;
• insuficienţa de oxigen în aerul respirabil.

Ultima categorie de atmosferă nocivă poate rezulta în spaţii închise prin arderea sau oxidarea lentă o materialelor organice sau deversarea masivă de alte gaze (CO2, N2, agenţi inergenţi de stingere, etc.). În asemenea condiţii, la sărăcirea în oxigen se adaugă şi gazele toxice (oxid şi dioxid de carbon) ce rezultă din ardere.

---

În anumite condiţii omul poate trăi într-o atmosferă care conţine mai puţin oxigen decât în mod normal, astfel:

• până la 18% oxigen, omul respiră în mod normal;
• între 18 şi 15% oxigen, la muncile mai intense survin accidente de respiraţie;
• sub 15% nu se pot desfăşura activităţi fizice;
• la 8-9% oxigen, omul nu mai poate trăi decât culcat, evitând orice mişcare care poate duce la un consum uplimentar de oxigen;
• sub 8% oxigen, survine paralizia membrelor, pierderea cunoştinţei şi apoi moartea.

Este important de semnalat ca omul nu-şi poate da seama de scăderea concentraţiei de oxigen, deoarece respiraţia nu este reglată de oxigen, ci de dioxidul de carbon, care este excitant al centrului nervos respirator.

---

În general, omul suportă bine o concentraţie de până la 4% dioxid de carbon în aerul de respirat.

• la 4-5% dioxid de carbon se observă o accelerare a respiraţiei;
• la 8% dioxid de carbon se produc ameţeli şi dureri de cap;
• la 9-10% dioxid de carbon survine pierderea cunoştinţei;
• peste 10% dioxid de carbon survine moartea.

Prezenţa în mediul respirator a unor compuşi chimici (ce pot rezulta şi din ardere) cum ar fi cianurile, amoniacul, hidrogenul sulfurat şi multe altele, chiar în procente relativ reduse, pot duce la intoxicări grave sau pot cauza chiar moartea.

---

Pentru protecţia respiraţiei se pot utiliza două tipuri de dispozitive de protectie respiratorie, denumite si aparate de protectie respiratorie (APR):

• APR filtrante, a căror utilizare este limitată în principal de concentraţia de oxigen, concentraţia noxelor şi natura noxelor din mediul ambiant;
• APR izolante care pot fi autonome sau neautonome.

Aparatele de respiraţie (izolante) se utilizează în următoarele situaţii:

• când noxele depăşesc puterea de absorbţie a cartuşelor filtrante;
• când nu se cunosc cu exactitate noxele – caz frecvent întâlnit la incendii;
• când există risc de deficit de oxigen (incendii, instalaţii de stingere a incendiilor, deversări de gaze: amoniac, azot, etc.)

Folosirea aparatelor de respiraţie în condiţiile critice respiraţiei apare deci ca o necesitate vitală. Din cauza faptului că insăşi intervenţia într-un mediu ostil vieţii reprezintă un stres, este necesar ca utilizatorul aparatului să aibă încredere deplină în acest echipament pentru ca atenţia sa să fie orientată în special asupra lucrărilor ce trebuie efectuate. Această încredere este dată de caracteristicile constructive şi de fiabilitate. De asemenea utilizatorul trebuie să fie într-o stare fizică şi psihică foarte bună şi trebuie să se antreneze cu aparatul de respiraţie, întrucât consumul de aer este în funcţie de capacitatea pulmonară, dar şi de antrenament şi de gradul de efort.

---

Pentru calculul teoretic al duratei de utilizare a aparatului de respiratie autonom cu circuit deschis, de către un om în activitate, se poate aplica următoarea formulă:

T = (p – t) V /C

unde:

T – este durata de utilizare rămasă până la consumarea întregii rezerve de aer

p – presiunea medie existentă în rezervorul de aer la un moment dat (ex. 200 bari) t – presiunea de rezerva (de exemplu 55 bari)

V- volumul total al buteliilor ( ex.: 4 litri.x 2 = 8 litri )

C – consumul de aer, în litri pe minut, necesar respiraţiei şi corespunzător categoriei de efort.

Autonomia de funcţionare a aparatului de respiraţie depinde strict de consumul de aer, în litri pe minut. Astfel, pentru diferite activităţi, orientativ se poate considera consumul de aer din tabelul următor:

Natura poziţiei sau efortului	Numărul de resp./min.	Volumulunei respiraţii în litri	Consum de aer litri/min.
Culcat	14	0,35	4,9
Sezând	18	0,40	7,2
Mars, 85 paşi/min.	20	0,75	15,0
Mars, 125 paşi/min.	23	1,4	32,0
Alergare 165 paşi/min. sau urcare pe scara cu 111 trepte în 80 sec.	24	1,7	40,8
Alergare 220 paşi/min.	40	2,0	80,0
Alergare pe scară cu 111 trepte în 28 sec.	40	2,6	104,0

Valorile pot fi influenţate considerabil de particularităţile fiziologice ale subiectului, antrenamentul şi starea psihică a acestuia.

---

Performanţa aparatelor de protecţie respiratorie poate fi exprimată în funcţie de concentraţia substanţei nocive din interiorul cavităţii piesei faciale (C1) şi de concentraţia substanţei nocive din afara piesei faciale (C0).

Relaţia dintre C1 şi C0 poate fi exprimată ca factor de penetraţie (C1/C0), factor de eficienţă (C0 – C1)/C0 sau factor de protecţie (C0/C1). Factorul de protecţie este stabilit prin relaţia dintre penetraţie (p%) şi eficienţă (e%) după cum urmează:

Factor de protecţie = C0/C1 = 100/p(%) = 100/100-e(%)

În general, termenul C1 al factorului de protecţie ia în considerare fuga totală din interiorul piesei faciale. Atunci când se verifică diferite surse ale fugii în interiorul aparatului sau se utilizează diferite tehnici pentru a determina şi C0 şi C1, exprimările raportului rezultat prezintă descrieri distincte, cum ar fi factorul de etanşeitate sau factorul de protecţie de laborator. Toate măsurătorile de performanţă, utilizând raportul dintre concentraţiile dinăuntrul şi din afara piesei faciale se bazează pe ecuaţia de mai sus, deosebirea fiind limitele şi condiţiile impuse măsurărilor concentraţiei, în special C1.