Gases de la Combustión

INSTITUTO SUPERIOR FEDERICO GROTE

“Técnico Superior en Higiene y Seguridad en el Trabajo" Prevención y Control de Incendios I

MODULO 19 GASES TÓXICOS EN LOS INCENDIOS

INSTITUTO SUPERIOR FEDERICO GROTE Carrera: Técnico Superior en Higiene y Seguridad en el Trabajo Materia: Prevención y Control de Incendios I GASES TÓXICOS EN LOS INCENDIOS (Ed. 2.001)

INDICE

1) GASES DE LA COMBUSTIÓN 1.1) Monóxido de Carbono 1.2) Cianuro de Hidrógeno 1.3) Anhídrido Carbónico 1.4) Acroleína 1.5) Oxígeno Insuficiente 1.6) Acido Clorhídrico 1.7) Oxidos de nitrógeno 1.8) Cloruro de Hidrógeno 1.9) Atmósferas Tóxicas no Asociadas con Incendios 1.10) Mezclas de gases procedentes del incendio 1.11) Ensayos de toxicidad de productos de la combustión 2) EVALUACIÓN DEL RIESGO DE TOXICIDAD 2) CALOR 3) HUMO VISIBLE 4) DESARROLLO DE LOS RIESGOS DE TOXICIDAD

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Autor: Ing. Néstor BOTTA

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Autor: Ing. Néstor BOTTA

Toda persona debe recordar que un incendio significa exponerse a una combinación de agentes irritantes y tóxicos que no pueden ser identificados previamente con exactitud. De hecho, la combinación puede tener un efecto sinergético en el cual el efecto combinado de dos a más sustancias es más tóxico o más irritante que lo que sería el efecto total si cada uno fuera inhalado separadamente. Los gases tóxicos inhalados pueden tener diversos efectos nocivos en el cuerpo humano. Algunos de los gases afectan directamente el tejido pulmonar y deterioran su función. Otros gases no tienen directamente un efecto nocivo en los pulmones pero pasan hacia la corriente sanguínea y otras partes del cuerpo y dañan la capacidad de los glóbulos rojos de transportar el oxígeno. En particular los gases tóxicos producidos en un incendio varían de acuerdo a cuatro factores: • • • •

Naturaleza del combustible Cantidad de calor liberado Temperatura de los gases generados Concentración de oxígeno

Este módulo trata de los gases de la combustión, el calor, el humo visible y los riesgos tóxicos. La exposición a los productos de la combustión presenta múltiples riesgos para las personas. Entre los más importantes se encuentran los efectos del calor, visión limitada por la opacidad del humo o la irritación de los ojos, narcosis debida a la inhalación de asfixiantes e irritación de las vías respiratorias. Estos efectos, a menudo simultáneos en un incendio, originan incapacidad física, pérdida de coordinación motriz, visión reducida, desorientación, falta de juicio y pánico. El consiguiente retraso o imposibilidad de escapar, provoca lesiones o muertes debidas a la inhalación de gases tóxicos y a las quemaduras sufridas. Los supervivientes de un incendio pueden sufrir posteriores complicaciones pulmonares y lesiones originadas por quemaduras que les produzcan la muerte. La valoración de los efectos generales fisiológicos y de comportamiento del ser humano expuesto al fuego y a los productos de la combustión, es una tarea extraordinariamente difícil y compleja. En dicha valoración es fundamental el concepto de "dosis". Las respuestas fisiológicas están relacionadas generalmente con la dosificación, es decir, que la magnitud del efecto aumenta cuando aumenta la dosis o carga acumulada en el cuerpo de un agente fisiológicamente activo. Como no se puede medir directamente la dosis real de productos tóxicos que se inhalan con el humo, se hace la hipótesis de que la dosis es función de la concentración de humo (o agente tóxico) y el tiempo de exposición. Esta dosis es en realidad la expresión de la cantidad a la que está expuesto el sujeto. El término "dosis de exposición" es probablemente más exacto y se ha convertido en el término utilizado en la toxicología de la combustión. Las concentraciones de los agentes tóxicos gaseosos más corrientes en un incendio, como el monóxido de carbono (C0) y el cianuro de hidrógeno (HCN), se expresan normalmente en partes por millón (ppm) en volumen. Por tanto, la dosis de exposición se puede definir como el producto de la concentración por el tiempo, o sea, ppm/min. En el caso de una concentración variable de agentes tóxicos gaseosos, la dosis de exposición es en realidad la integral de la zona limitada por una curva de concentración en función del tiempo. También se puede hablar de dosis de exposición con relación al humo. Como la concentración de humo no se puede cuantificar, se hace la aproximación de que esa concentración es proporcional a la pérdida de masa durante un incendio. La integral de la zona limitada por una curva de pérdida de masa por unidad de volumen en función del tiempo, resultaría así una medida de la dosis de exposición al humo, expresada en mg-min/L, lb-min/pie3, etc. La dosis de exposición al humo en un momento dado se puede Módulo 19 - Pag. Nro.3/22

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calcular a partir de los datos obtenidos en el laboratorio, con aparatos especiales e instrumentos que miden cantidades producidas en incendios de ensayo; de datos procedentes de modelos matemáticos e incluso de los estimados en incendios reales. En este último caso, los modelos de circulación del humo y los cálculos de concentraciones pueden permitir la estimación de las dosis de exposición al humo, incluso en zonas alejadas del incendio. Un concepto importante es suponer que las "dosis de exposición tóxicas" se pueden visualizar como entidades cuantificables que se generan en un incendio y son transportadas y administradas a las personas expuestas. En general, hay varios factores esenciales para el conocimiento completo de los efectos que tienen los productos de la combustión sobre la seguridad de las personas. Evaluación de exposición intensa La mayoría de los datos toxicológicos relevantes para las personas se emplean para evaluar exposiciones de larga duración. En general, dichos datos no son válidos para evaluar los penetrantes efectos que pueden producirse en una exposición de corta duración hasta las concentraciones relativamente elevadas de productos de la combustión que pueden presentarse en un incendio. Obtención de datos toxicológicos La determinación de dichos datos, mediante experimentaciones en condiciones controladas de laboratorio, normalmente no pueden obtenerse con personas dada la peligrosidad de los ensayos. Por ello, generalmente se emplean roedores y, en algunos casos, simios. Extrapolación Siempre que se definan las diferencias cualitativas y cuantitativas de los efectos toxicológicos entre los animales de laboratorio y las personas, pueden realizarse extrapolaciones razonablemente fiables. Consiguientemente, la valoración de la exposición de las personas a los productos de la combustión, genera con frecuencia especulaciones y diversidad de opiniones, incluso entre los expertos. 1) GASES DE LA COMBUSTIÓN El humo se compone de partículas líquidas y sólidas en suspensión y gases, que se emiten cuando un material sufre pirolisis o combustión. Los efectos causados por los gases se han estudiado en mayor profundidad que los debidos a la inhalación de partículas y aerosoles. Los gases tóxicos se suelen dividir en tres tipos: asfixiantes, que producen narcosis; irritantes, que generan complicaciones sensoriales y pulmonares y otros gases que exhiben características tóxicas inusuales. En terminología farmacológica, un "narcótico" es una droga que produce inconsciencia (narcosis) con ausencia de dolor. En toxicología de la combustión el término se refiere a compuestos asfixiantes que afectan al sistema nervioso central, provocando la pérdida del conocimiento y finalmente la muerte. La gravedad de los efectos depende de la dosis recibida; es decir, de la concentración y tiempo de exposición; al aumentar la dosis aumenta la severidad. Aunque en la combustión se generan muchos asfixiantes, sólo se han medido en suficiente concentración, para causar efectos tóxicos agudos, el monóxido de carbono (C0) y el cianhídrico (HCN).

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Los efectos irritantes se clasifican en dos tipos: (1) irritación sensorial (ojos, vías respiratorias, etc.), y (2) irritación pulmonar. La mayoría de los irritantes producen síntomas de ambos tipos. La irritación de los ojos es un efecto inmediato que sólo depende de la concentración y a veces se subestima el perjuicio que supone para escapar. Las terminaciones nerviosas de la córnea se estimulan causando dolor, movimiento reflejo de las pestañas y lágrimas. La irritación aguda también puede provocar daños en los ojos. Cerrando los ojos se alivian los efectos, pero se dificulta la huida. Las significativas diferencias que existen en fisiología respiratoria entre los roedores experimentales y las personas dificultan la comprensión del mecanismo por el cual los irritantes afectan al sistema respiratorio. La experimentación con simios ha facilitado la extrapolación de los efectos sobre roedores a los esperados en seres humanos. Los irritantes en suspensión en el aire penetran en las vías respiratorias superiores, estimulando los receptores nerviosos y causando sensación de ardor en la nariz, boca y garganta junto con secreción de mucosidad. Los efectos sensoriales están fundamentalmente relacionados con la concentración de irritante y normalmente, cuando aumenta el tiempo de exposición no se agravan. En los primates, después de los síntomas iniciales de irritación sensorial, los gases inhalados alcanzan rápidamente los pulmones. La irritación pulmonar se manifiesta en tos, broncoconstricción y resistencia al flujo pulmonar. La exposición a altas concentraciones, usualmente entre 6 y 48 horas, provoca inflamación y daños cutáneos, edema pulmonar y finalmente la muerte. La propensión a la infección por bacterias aumenta con las exposiciones a irritantes pulmonares. Al contrario que con la irritación sensorial, los efectos dependen de la concentración del irritante y la duración de la exposición. 1.1)

Monóxido de Carbono

La gran mayoría de las muertes por incendios ocurren a causa del monóxido de carbono (CO) más que por cualquier otro producto tóxico de combustión. Este gas incoloro e inodoro está presente en cada incendio, y mientras más deficiente es la ventilación y más incompleta es la combustión más grande es la cantidad de monóxido de carbono formado. Un método empírico de determinación, aunque sujeto a mucha variación, es que mientras más oscuro es el humo más alto son los niveles de monóxido de carbono presentes. El humo negro tiene un alto contenido de partículas de carbono y monóxido de carbono a causa de la combustión incompleta. Aunque el monóxido de carbono (C0) no es el más tóxico de los gases desprendidos en un incendio, sí es uno de los más abundantes y constituye la mayor amenaza en la mayoría de los fuegos. En condiciones de combustión controlada, el carbono de la mayoría de los compuestos orgánicos puede oxidarse totalmente si se suministra oxígeno suficiente. En las condiciones incontroladas de un fuego accidental, la disponibilidad de oxígeno no es siempre óptima y parte del carbono se transforma en monóxido por combustión incompleta. En un fuego confinado de rescoldos, la relación de monóxido de carbono (C0) respecto al anhídrido carbónico (C02) es mayor que un fuego con llamas y bien ventilado. La toxicidad del CO se debe fundamentalmente a su afinidad con la hemoglobina de la sangre. La hemoglobina de la sangre se combina con el oxígeno y lo lleva a una combinación química denominada oxihemoglobina. Las características más significativas del monóxido de carbono son que el mismo se combina tan fácilmente con la hemoglobina de la sangre que el oxígeno disponible es excluida. La combinación de la oxihemoglobina se convierte en una combinación más fuerte llamada carboxihemoglobina (COHb). En efecto, el monóxido de carbono se combina con la hemoglobina alrededor de 200 veces más fácilmente que al oxígeno. El monóxido de carbono actúa sobre el cuerpo, pero desplaza el oxígeno de la sangre y conduce a una eventual hipoxia del cerebro y tejidos, seguida Módulo 19 - Pag. Nro.5/22

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por la muerte si el proceso no es invertido. El contenido de CO en la sangre es fácil de medir y se expresa como porcentaje de saturación de carboxihemoglobina (COHb). Incluso la transformación parcial de hemoglobina a COHb disminuye el suministro de oxígeno a los tejidos del cuerpo (hipoxia). No existe una saturación mínima en la sangre de COHb, por debajo de la cual pueda asegurarse que una víctima falleció por otras causas. Los niveles de saturación de COHb asociados con la incapacitación y muerte varían enormemente según las personas y depende de muchos factores. En personas con deficiencias funcionales, incluso niveles muy bajos pueden ser peligrosos. Los niños, ancianos, inválidas, personas bajo los efectos del alcohol, drogas o medicamentos y enfermos cardiacos, son particularmente susceptibles. Los resultados de un estudio muestran que las personas por debajo de 9 años y por encima de los 60, representan el 66% de las víctimas mortales en incendios. De los estudios realizados con ratas y simios y de los datos obtenidos en exposiciones de personas, se infiere que saturaciones de COHb superiores al 30% son peligrosas para cualquier persona. Saturaciones por encima del 50% resultan letales para la mayoría de los individuos. Los análisis realizados en víctimas causadas por calentadores de gas muestran una concentración medía del 49,5% con una desviación típica del 14,0%. Algunas víctimas murieron a niveles del 35% y otras sobrevivieron con saturaciones del 64%. Puede utilizarse una regla aproximada para definir las concentraciones de CO necesarias para alcanzar niveles peligrosos de COHb. Cualquier exposición en la que el producto de la concentración (ppm) por el tiempo (minutos) exceda un valor de 35.000 ppm resulta peligrosa. Por tanto, una exposición de 10 minutos a una concentración de 3.500 ppm de CO sería peligrosa y posiblemente incapacitaría a mucha gente. Esta regla debe aplicarse con precaución a altas concentraciones, puesto que, a medida que éstas aumentan, las dosis toleradas son menores. No obstante, para la gama de concentraciones de CO normalmente generada en incendio, su aplicación es aceptable. Numerosas investigaciones realizadas sobre víctimas mortales por exposición a atmósferas tóxicas, demuestran que el CO era el componente principal. Aproximadamente en la mitad de los casos estudiados, los niveles de COHb en la sangre eran letales. En otro 30% de las víctimas, se determinó como causa de la muerte la combinación de CO con enfermedades cardiacas y/o intoxicación etílica. La información indica que en los fallecimientos registrados en incendios, donde el alcohol fue una de las causas, el 88% de las víctimas tenían suficiente alcohol en la sangre como para ser clasificados legalmente como intoxicados. Las concentraciones de monóxido de carbono en el aire, superiores a 0,05%, pueden ser peligrosas. Cuando el nivel es mayor que el 1% no hay aviso sensorial a tiempo que permita escapar. A niveles más bajos hay dolor de cabeza y vértigo antes de la inhabilitación, de modo que es posible un aviso. Los grandes consumidores de oxígeno como el corazón y el cerebro se lesionan con prontitud. La combinación del monóxido de carbono con la sangre será mayor cuando la concentración en el aire sea mayor. La condición física general de un individuo, edad, grado de actividad física y tiempo de exposición, afectan el nivel de carboxihemoglobina en la sangre. Una persona previamente expuesta a un alto nivel de monóxido de carbono puede reaccionar más tarde en una atmósfera más segura, A una persona así expuesta no se le debe permitir usar equipos de protección respiratoria o efectuar actividades de control de incendios hasta que el peligro de la reacción tóxica haya pasado. Aún con protección una condición tóxica podría significar la pérdida del conocimiento. La combinación estable del monóxido de carbono con la sangre es eliminada sólo lentamente por la respiración normal. La aplicación de oxígeno puro es el elemento más importante dentro de la atención en primeros auxilios. Después de la convalecencia como consecuencia de una exposición severa, en Módulo 19 - Pag. Nro.6/22

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cualquier ocasión pueden aparecer ciertas señales de lesión del cerebro o nervios, dentro de un lapso de aproximadamente tres semanas. De nuevo, ésta es una razón del por qué un bombero agotado, quien por lo demás se recupera rápidamente, no se le debe permitir que reingrese a una atmósfera humeante.

Efectos potenciales de la exposición al monóxido de carbono (CO) PPM 35 200 400 600 1.000/2.000 1.000/2.000 1.000/2.000 2.000/2.500 4.000

TIEMPO 8 hs. 3 hs. 2 hs. 1 hs. 2 hs. 1/2 - 1 hs. 30 min. 30 min. Menos de 1 Min.

EFECTOS Y SÍNTOMAS Nivel permisible de exposición Dolor de cabeza y leve malestar Dolor de cabeza y malestar Dolor de cabeza y malestar confusión, Dolor de cabeza y nauseas Tendencia a la incoordinación de movimientos Moderada palpitación del corazón y somnolencia Inconsciencia Muerte

Estos valores son aproximados y varían de acuerdo al estado de salud y actividad física del trabajador. 1.2)

Cianuro de Hidrógeno

El cianuro de hidrógeno (HCN) interfiere con la respiración a nivel celular y de los tejidos. El intercambio adecuado de oxígeno y bióxido de carbono se ve limitado, así que el cianuro de hidrógeno es clasificado como asfixiante químico. El gas inhibe las enzimas por medio de las cuales los tejidos toman y usan el oxígeno. El cianuro de hidrógeno puede ser absorbido también a través de la piel. El cianuro de hidrógeno es un producto tóxico que actúa rápidamente. Es aproximadamente 20 veces más tóxico que el monóxido de carbono. No se mezcla apreciablemente con la hemoglobina, pero inhibe la absorción de oxígeno por las células (hipoxia histotóxica). No hay evidencia de que haya sinergia entre el cianuro de hidrógeno y el monóxido de carbono, sino que estos gases tóxicos suelen actuar sumando sus efectos. La exposición a este gas incoloro que tiene un notable olor a almendra pudiera causar respiración entrecortada, espasmos musculares e incremento en el ritmo cardíaco, posiblemente hasta 100 latidos por minuto. La asfixia con cianuro es uno de los asesinos más veloces en un incendio. Según la opinión de expertos la muerte es rápida y sin dolor. La información relativa a los síntomas que experimentan las personas a distintas concentraciones de HCN es muy escasa. Como regla general se considera que 50 ppm pueden tolerarse entre 30 y 60 min sin dificultad, 100 ppm durante el mismo período es probable que sea fatal, al igual que 135 ppm durante 30 min o 181 ppm durante 10 minutos. Puesto que la incapacidad física normalmente se produce entre 1/3 y 1/2 de la dosis letal, se infiere que la incapacitación se produce entre 2.500 ppm-min a una concentración de 100 ppm y 750 ppm-min a 200 ppm. Utilizando una aproximación análoga a la empleada con el CO, si el producto de la concentración (ppm) por el tiempo de exposición (minutos) tiene un valor de alrededor de 1.500 ppm-min, probablemente resulte peligrosa para las personas. A medida que aumenta la concentración, disminuye el valor de la dosis tolerada. Por ello, la regla anterior debe aplicarse con precaución en el caso de altas concentraciones. No obstante, para los valores normalmente generados en los incendios, es aceptable su aplicación.

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El efecto del cianhídrico como causa de fallecimientos en incendios no es tan claro como el del CO. Son excepcionales los casos en los que se ha demostrado que el HCN ha sido el único tóxico principal. Siempre puede analizarse la sangre en el laboratorio pero el procedimiento es más complejo que con el CO. Hay que tener cuidado al interpretar los análisis debido a la inexactitud de los resultados y a que el cianuro se encuentra normalmente presente con la sangre derivado de la destrucción de los tejidos corporales. Sin embargo, suele aceptarse que las concentraciones de cianuro en la sangre superiores a 1 microgramo por mililitro son indicativas de posibles efectos tóxicos importantes originados por cianhídrico. Niveles superiores a 3,0 microgramos por mililitro son, en general, mortales. En una investigación de un incendio, se encontró HCN en elevada concentración en el 70% de las víctimas, con niveles posiblemente tóxicos de cianuro en el 13% de los casos. Sin embargo, también se han encontrado con frecuencia niveles importantes de cianuro en la sangre junto con altas saturaciones de carboxihemoglobina. Por tanto, la contribución de cada uno de estos compuestos al fallecimiento no pudo fijarse con la debida seguridad. Aunque no existe evidencia del efecto sinergético entre HCN y el CO, la posible aditividad entre los dos tóxicos permanece sin resolver. Algunos investigadores han obtenido pruebas de aparente aditividad en las ratas. Sin embargo, otros toxicólogos defienden que ambos productos actúan de forma independiente, quizás con un ligero efecto aditivo. El cianuro de hidrógeno (HCN) se produce por la combustión de materiales que contienen nitrógeno. Estos materiales pueden ser naturales o sintéticos, como la lana, seda, polímeros de acrilonitrilo, nylon, poliuretano y resinas de urea. Entre los materiales que emiten cianuro de hidrógeno se incluyen el nylon, la lona, la espuma de poliuretano, el caucho y el papel. Raramente se encuentran atmósferas peligrosas en incendios de tiendas de ropa o alfombras. 1.3)

Anhídrido Carbónico

El dióxido de carbono (CO2) debe ser tomado en cuenta debido a que es uno de los resultantes de la combustión completa de materiales carboníferos. El dióxido de carbono es incoloro, inodoro y no inflamable. Los incendios que ardan libremente deben formar generalmente más dióxido de carbono que los incendios que arden lentamente sin llama. Naturalmente su presencia en el aire y el intercambio desde el torrente sanguíneo hacia el interior de los pulmones estimula el centro respiratorio del cerebro. El aire normalmente contiene alrededor de 0,03% de dióxido de carbono. A una concentración de 5% en el aire, hay un notable incremento en la respiración, acompañado de dolor de cabeza, vértigo, transpiración, excitación mental. Las concentraciones de 10 a 12% causan la muerte casi a unos pocos minutos por parálisis del centro respiratorio cerebral. Desdichadamente, al incrementar la respiración aumenta la inhalación de otros gases tóxicos. A medida que el gas aumenta, la función respiratoria inicialmente estimulada disminuye antes que ocurra la parálisis total. Los incendios producen generalmente anhídrido carbónico (CO2) en grandes cantidades. Aunque no es especialmente tóxico en los niveles observados, concentraciones moderadas de C02 aumentan el ritmo e intensidad de respiración, incrementando el RMV. Esto contribuye al riesgo de las atmósferas que contienen gases de la combustión, porque se acelera la inhalación de compuestos tóxicos e irritantes. Por cada 2% de C02 el ritmo de la respiración se incremento en un 50%. Si se aspira un 4% de C02, se duplica aproximadamente el RMV, aunque los efectos difícilmente se notan. Desde el 4% al 10% de C02, el RMV puede llegar a ser de 8 a 10 veces el nivel de descanso inicial. A estos niveles se experimentan síntomas de mareo, desfallecimiento y dolor de cabeza. Módulo 19 - Pag. Nro.8/22

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1.4)

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Acroleína

La acroleína es un irritante sensorial y pulmonar, particularmente potente que se presenta en muchos incendios. Se emite por los rescoldos de todos los materiales celulósicos y también en la pirolisis del polietileno. Resulta irritante en extremo, y en concentraciones muy bajas de unas cuantas ppm produce irritación de ojos y a veces incapacidad psíquica. Sorprendentemente, en experiencias realizadas con simios, concentraciones de hasta 2.780 ppm durante 5 minutos no llegaron a producir incapacidad física. Sin embargo, las complicaciones pulmonares causadas por concentraciones incluso inferiores producían la muerte al cabo de unas horas. 1.5)

Oxígeno Insuficiente

El aire contiene aproximadamente un 21% de oxígeno al nivel del mar. Los peligros con el oxígeno se presentan cuando está en defecto o en exceso. • El oxígeno puede ser consumido por la combustión, oxidación y otros procesos naturales o artificiales. • El oxígeno puede ser desplazado por otros gases o vapores. • Las altas y bajas concentraciones de oxígeno pueden afectar las mediciones de inflamabilidad. • La falta de oxígeno puede causar la muerte o daños cerebrales. • La deficiencia de oxígeno inicialmente puede producir sensación de felicidad o bienestar (euforia) y la persona olvida que se encuentra en "PELIGRO"

Efectos potenciales de atmósferas con deficiencia de oxígeno Contenido de oxígeno (%) por volumen 19,5 % 15 - 19 % 12 - 14 % 10 - 12 % 8 - 10 % 6-8% 4-6%

Efectos y síntomas a presión atmosférica Nivel mínimo permisible de oxígeno Decrece la habilidad para trabajar arduamente La respiración aumenta con el trabajo, se acelera el pulso y se afecta la coordinación, percepción o juicio. Incrementa la tasa de respiración, juicio pobre y labios azules (cianosis) Pérdida mental, desmayo, pérdida del conocimiento, rostro pálido y labios azules. 8 minutos 100% fatal, 6 minutos 50% fatal, 4-5 minutos se recupera con tratamiento. Coma en 40 segundos, convulsiones, cesa la respiración y sobreviene la muerte.

Estos valores son aproximados y varían de acuerdo al estado de salud y actividad física del trabajador. 1.6)

Acido Clorhídrico

Es un gas incoloro más denso que el aire. Se forma en la combustión de materiales con contenido en cloro, siendo el más destacado el cloruro de polivinilo (PVC). También constituye como el anterior un Módulo 19 - Pag. Nro.9/22

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potente irritante sensorial y pulmonar. Bajas concentraciones de 75 ppm producen irritaciones agudas en ojos y vías respiratorias superiores. En concentración de 17.000 ppm durante 5 minutos no provoca incapacidad física en primates no humano. Sin embargo, sí ha causado muertes posteriores con dosis que no producían incapacitación. No se han realizado análisis comparables empleando humo del PVC y se piensa que hay otros irritantes presentes en un fuego real de PVC. No se conocen suficientemente los fallos respiratorios y propensión a las infecciones causados por una exposición al ácido cianhídrico y humo del PVC. Un estudio basado en monos expuestos a humo de PVC que contenía 4.000 ppm de HCL, no indicó, sin embargo, ningún efecto residual significativo en la función pulmonar durante la prueba, tres días después y tres meses después de la exposición. Existe una gran controversia sobre qué concentraciones de HCL son peligrosas para los seres humanos. Aunque se han realizado numerosos estudios sobre los efectos agudos del HCL con roedores, no está claro si los datos de mortandad de los roedores se pueden extrapolar directamente a los seres humanos, dadas las diferencias anatómicas en el tracto respiratorio de los roedores y los primates. Lo que resulta interesante es que las dosis de exposición (concentración x tiempo) de HCL que causan mortandad posterior en las ratas son del mismo orden que las que han causado mortandad en los monos, aunque estos últimos datos son muy limitados y la comparación es más bien subjetiva. La potencia tóxica letal de HCL con las ratas es en realidad sólo algo mayor que la del monóxido de carbono. La consideración de la dosis de exposición al monóxido de carbono que se considera peligrosa para los seres humanos podría llevar a sospechar, basándose exclusivamente en el potencial tóxico, que la exposición de las personas a concentraciones de HCL del orden de 700 ppm o más durante 30 minutos, podría ser muy peligrosa. Lo prudente es considerar que el HCL es peligroso para las personas a concentraciones bastante por debajo de su potencia tóxica letal. 1.7)

Oxidos de nitrógeno

Hay dos óxidos de nitrógeno peligrosos: el dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nítrico (NO). El dióxido de nitrógeno es el más significativo debido a que el óxido nítrico se convierte fácilmente en bióxido de nitrógeno con la sola presencia de oxígeno y humedad. El dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nítrico (NO) forma por lo general una mezcla que se conoce como NOx. Los óxidos de nitrógeno proceden de la oxidación de materiales que contienen nitrógeno, siendo el HCN también una fuente de NOx a partir de su combustión a alta temperatura. La “fijación” del nitrógeno del aire es otra posibilidad. Estudios realizados con ratas expuestas a NO2 en combinaciones de pruebas de toxicidad de humo, indican que este gas tiene una potencia tóxica letal comparable a la del HCN. La potencia letal del óxido nítrico es sólo la quinta parte de la del NO2. Al contrario de lo que sucede con el HCL, la toxicidad del NOx se debe fundamentalmente a sus propiedades como irritante pulmonar, habiéndose producido la mortandad de las ratas después de la exposición, generalmente al día siguiente. Aunque un estudio da cuenta de que la producción de NOx a partir de combustibles que contienen nitrógeno, es mucho menor que la de HCN (y, por tanto, de menos importancia toxicológica), la literatura presenta datos contradictorios. Son necesarios nuevos estudios para poder determinar el papel de los óxidos de nitrógeno en la toxicología de la combustión. El dióxido de nitrógeno es un irritante pulmonar que tiene un color castaño rojizo. Cuando es inhalada en suficientes concentraciones causa edema pulmonar, el cual bloquea los procesos naturales de respiración del cuerpo y conduce a la muerte por asfixia.

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Adicionalmente, todos los óxidos de nitrógenos son solubles en agua y reaccionan con la presencia del oxígeno para formar los ácidos nítricos y nitrosos. Estos ácidos son neutralizados por los álcalis en los tejidos del cuerpo y forman nitrito y nitratos. Estas sustancias se adhieren químicamente a la sangre y pueden conducir al colapso y coma. Los nitritos y nitratos pueden causar también dilatación arterial, variación en la presión arterial, dolores de cabeza y vértigo. Los efectos de los nitritos y nitratos son secundarios a los efectos irritantes del dióxido de nitrógeno pero pueden llegar a ser importantes en ciertas circunstancias y causar reacciones físicas retardadas. El dióxido de nitrógeno es un gas que requiere sumo cuidado debido a que sus efectos irritantes en la nariz y garganta pueden ser tolerados aún cuando sea inhalada una dosis letal. Por lo tanto, los efectos peligrosos de su acción como irritante pulmonar o reacción química puede no ser aparentes sino hasta varias horas después de haber estado expuesto. 1.8)

Cloruro de Hidrógeno

El cloruro de hidrógeno (HCL) es incoloro pero fácilmente detectado por su olor penetrante y la intensa irritación que produce en los ojos y las vías respiratorias. El cloruro del hidrógeno causa inflamación y obstrucción de las vías respiratorias superiores. La respiración se hace dificultosa y puede resultar en asfixia. Este gas está presente más comúnmente en incendios a causa del incremento de temperaturas en materiales plásticos tales como el cloruro de polivinilo (PVC). Además de la presencia generalmente de plásticos en los hogares, los bomberos pueden esperar encontrar plásticos que contienen cloruro en farmacias, jugueterías y tiendas de mercancía en general. La jornada de inspección minuciosa de comprobación es especialmente peligrosa porque el equipo autónomo de protección respiratoria es a menudo removido encontrándose aún los gases tóxicos en forma diluida en el área. El concreto puede permanecer lo suficientemente caliente como para descomponer los plásticos de los cables eléctricos o de teléfonos y despedir cloruro de hidrógeno. Los otros gases que se producen cuando esos plásticos son calentados son: el monóxido de carbono y el bióxido de carbono. Un investigador que se dedicó al estudio de como son afectados los bomberos expuestos al cloruro de hidrógeno, comenzó su estudio después de que un incendio relativamente pequeño y humeante ocurrido en una oficina fotocopiadora, causara la muerte de un bombero y el envío al hospital de otros. Finalmente encontró que el cloruro de hidrógeno actúa como irritante de los músculos del corazón y causó la alteración del ritmo cardíaco. 1.9)

Atmósferas Tóxicas no Asociadas con Incendios

En numerosas ocasiones es posible encontrar atmósferas en situaciones no relacionadas con incendios. Muchos procesos industriales usan sustancias químicas extremadamente peligrosas para la elaboración de productos corrientes. Por ejemplo, se pueden encontrar grandes cantidades de dióxido de carbono almacenado en un establecimiento donde se producen productos como alcohol metílico, etileno, hielo seco o bebidas gaseosas carbonatadas. Así misma cualquier otra sustancia química específica puede estar presente en otros productos comunes. Muchos refrigerantes son tóxicos y cualquier descarga accidental puede causar una situación en donde los bomberos pueden ser requeridos para las labores de salvamento. El amoníaco y el dióxido de azufre son dos refrigerantes peligrosos que irritan las vías respiratorias y los ojos. El dióxido de azufre Módulo 19 - Pag. Nro.11/22

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reacciona con la humedad de los pulmones para formar ácido sulfúrico. Otros gases también forman ácidos fuertes o álcalis en las superficies delicadas de los alveolos. Las fugas del gas cloro pueden ser obviamente encontradas en plantas industriales o, no tan obvio, en piscinas. En ambos lugares es posible encontrar concentraciones que pueden resultar incapacitantes. El cloro también es usado en la fabricación de plásticos, espuma, caucho y tejidos sintéticos y comúnmente se encuentra en plantas de tratamiento de agua potable y aguas negras. Algunas veces el escape del gas no ocurre en las plantas industriales sino durante el transporte del producto químico. Los descarrilamientos de trenes ocasionan daños en los recipientes, exponiendo al público a productos químicos tóxicos y gases. Las grandes cantidades involucradas pueden recorrer largas distancias. Los rescates en alcantarillas, cuevas, fosos, tanques de reservas, vagones, silos, barriles, cañerías, pozos y otros lugares confinados, requieren el uso de equipos de protección respiratoria autónomas porque por lo general está presente algún tipo de gas tóxico o hay una deficiencia de oxígeno que establece como primera necesidad el salvamento. Algunos trabajadores también se han visto afectados por gases nocivos durante la limpieza o reparaciones de tanques grandes. Desdichadamente, el personal que intenta un salvamento sin el uso del equipo de protección es a menudo igualmente afectado. Adicionalmente tenemos que la atmósfera en muchas de estas áreas es deficiente en oxígeno y no mantendrá condiciones de vida aunque no esté presente un gas tóxico. Pequeñas comunidades, incluso sin plantas de procesos químicos o sin ninguna industria manufacturera que use productos químicos peligrosos, son susceptibles a situaciones de riesgos debido a accidentes que involucren substancias químicas nocivas transportadas en ferrocarril o camiones. Muchos de esos productos químicos son especialmente perjudiciales cuando son inhalados. La necesidad de usar aproximadamente los equipos autónomos de protección respiratoria es sumamente importante en estas situaciones, aún sin existir una condición de incendio. 1.9.1)

Amoníaco

El amoníaco es en gas incoloro menos pesado que el aire y muy soluble en agua. La irritación de las vías respiratorias superiores (sensación de quemazón) y de los ojos es muy intensa. Su olor se puede detectar a una concentración inferior a los 25 ppm, inferior a la que produce irritación de la garganta y de los ojos (140 ppm). Pueden ocurrir accidentes graves con edema pulmonar tras una exposición masiva. Una exposición de 5.000 ppm es rápidamente fatal. La exposición a 1.000 ppm durante 10 min. también puede ser motivo de un final infausto. Los que sobreviven presentan secuelas pulmonares. La proyección de soluciones amoniacales concentradas sobre los ojos puede producir ceguera. 1.9.2)

Acido Sulfurico

Líquido a temperatura ambiente que por acción del calor emite humos muy irritantes. Las partículas de ácido sulfúrico son muy higroscópicas; aumentan rápidamente de tamaño en las vías respiratorias y se depositan en las vías superiores. El ácido sulfúrico produce los mismos síntomas que el ácido clorhídrico, principalmente irritación de las vías respiratorias superiores, de la piel, los ojos y erosión dental. Los asmáticos son más sensibles. Una exposición de corta duración a una concentración de 0,35 mg/m3 da lugar a alteraciones de la función ventilatoria en sujetos sanos. Módulo 19 - Pag. Nro.12/22

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La capacidad de detectar la presencia de ácido sulfúrico en la atmósfera disminuye progresivamente en las personas expuestas de manera continua. 1.9.3)

Soda Cáustica

Líquido incoloro a ligeramente coloreado e inodoro. El producto absorbe agua y dióxido de carbono del aire. Puede reaccionar violentamente con agua, ácidos y compuestos orgánicos. Puede generar hidrógeno cuando entra en contacto con metales como estaño, aluminio, zinc y bronce. El hidrógeno es inflamable y/o explosivo. Debe prevenirse el contacto con los ojos y la piel. No aspire polvo o vapores. Evite el almacenamiento cerca de ácidos fuertes. La soda cáustica debe ser almacenada en áreas limpias y secas. No se debe almacenar en tanques subterráneos. En contacto con la vista puede causar irritación severa con daño a la córnea y resultar en un deterioro permanente de la visión, causando hasta la ceguera. En contacto con la piel, breves exposiciones pueden causar severas quemaduras en la piel. Es un producto clasificado como corrosivo. La ingestión puede causar irritación gastrointestinal y quemaduras severas de la boca y garganta. La inhalación de polvos y vaporizaciones del producto pueden causar irritaciones severas en la parte superior del aparato respiratorio. El agua es el único método aceptado para la remoción de la soda cáustica de los ojos o la piel. Se dispone de 10 segundos o menos para evitar serios daños permanentes. No inducir el vómito. Tomar grandes cantidades de agua o leche si es posible. En caso de inhalación tomar aire fresco. 1.9.4)

Fosgeno

El fosgeno (COCl2) es un gas incoloro, insípido, con un olor desagradable. Puede ser producido cuando los refrigerantes tales como el freón hacen contacto con la llama. Es un irritante fuerte de los pulmones y su amplio efecto venenoso no es evidente sino varias horas después de la exposición. El típico olor a material de descomposición del fosgeno es perceptible a 6 ppm aún cuando cantidades menores pueden causar tos e irritación en los ojos. Veinticinco ppm son mortales. Cuando el fosgeno hace contacto con el agua se descompone en ácido hidroclórico. Como los pulmones y los bronquios están siempre húmedos, el fosgeno forma ácido hidroclórico en los pulmones cuando se inhala. 1.9.5)

Otros productos tóxicos

El resto de los productos tóxicos que se generan en un incendio depende de muchas variables. Entre las principales: 1- Composición química del material en combustión. 2- Oxígeno disponible. 3- Temperatura. Se ha identificado la presencia en el humo de la combustión de anhídrido sulfuroso, amoníaco, óxidos de nitrógeno, bromuro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, isocianatos, compuestos fosforosos y una gran variedad de hidrocarburos volátiles. En general, los efectos producidos por una exposición aguda a estos tóxicos no han sido analizados y cuantificados, para permitir una evaluación de los riesgos que supone su presencia en atmósfera de fuegos. Sin embargo, se ha sugerido que una pérdida de masa Módulo 19 - Pag. Nro.13/22

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de los materiales durante la combustión de 10 gramos/m3 de volumen, es probable que suponga una concentración de productos tóxicos altamente peligrosa. 1.10) Mezclas de gases procedentes del incendio Aunque cada gas tóxico puede producir efectos fisiológicos muy distintos a través de diferentes mecanismos, cuando está mezclados cada uno de ellos puede producir determinados resultados sobre la persona expuesta. No sería raro que, cuando existen gases mezclados en diversas proporciones, las propiedades tóxicas que producen la muerte o la incapacidad se sumaran. Esto ha sido demostrado en diversos estudios con ratas y es un elemento clave para la evaluación del riesgo de toxicidad. Por ejemplo, está generalmente aceptado que el monóxido de carbono y el cianuro de hidrógeno suman sus efectos cuando se expresan como dosis fraccionases. Es decir, se puede razonablemente afirmar que la fracción de una dosis efectiva de CO añade sus efectos a la de otra dosis de HCN para crear un mayor peligro. En el caso de las mezclas de HCL y CO, estudios empíricos de datos toxicológicos han demostrado que las dosis de exposición que llegan a producir la mortandad de las ratas, son también aditivas. Estos estudios suponen que el HCL puede ser mucho más peligroso de lo que se creía cuando está en presencia del CO o, a la inversa, la intoxicación por CO puede ser mucho más grave en presencia de un gas irritante. En la sangre de las ratas expuestas a HCL se pudo observar una rápida acidosis respiratoria, añadida a la acidosis metabólica producida por el CO, lo que hizo que los animales resultaran gravemente perjudicados. Estos efectos pueden tener importancia en las personas, por ejemplo en las expuestas a condiciones hipoxémicas prolongadas como consecuencia de una operación de rescate o escape. También se ha llegado a sugerir que los efectos incapacitantes del monóxido de carbono se pueden ver reforzados en los primates que están expuestos simultáneamente al HCL, cuya presencia causa una disminución de la presión parcial del oxígeno en la sangre arterial. Esto sucede probablemente también con otros irritantes. A partir de los estudios con ratas se ha observado que también se produce una adición de las dosis fraccionales efectivas de HCL y HCN. Especialmente sorprendente ha sido la incidencia de muertes después de exposición a concentraciones de tóxicos, cada uno de los cuales por separado no era de esperar que produjera la muerte. Generalmente, estas muertes se han producido varios días después de la exposición. El dióxido de carbono es muy poco potente toxicológicamente y por sí sólo no se suele considerar como factor importante dentro de la toxicología de la combustión. Sin embargo, estimula la respiración haciendo que aumente la COHB en la sangre por inhalación del CO. El mismo punto de saturación de COHB se alcanza en ausencia de CO. Sin embargo, se ha observado una mayor mortandad, sobre todo después de la exposición, con determinadas mezclas de CO y C02, quizá parecida a la que se observa con las mezclas de CO y HCL. Este efecto se puede asociar a la agresión combinada de la acidosis respiratoria causada por el C02 y la metabólica causada por el CO, un estado del que los roedores han encontrado muchas dificultades para recuperarse después de la exposición. Pero todavía no se ha establecido si estos efectos del C02 se producen o no en los primates. 1.11) Ensayos de toxicidad de productos de la combustión Normalmente, los ensayos de toxicidad del humo producido por un material en combustión, comprenden mediciones en laboratorio del poder tóxico. Se determina la relación concentración/respuesta, analizando el comportamiento de animales, generalmente roedores, expuestos Módulo 19 - Pag. Nro.14/22

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durante un tiempo prefijado a diferentes concentraciones de una atmósfera de combustión. Para ello se realizan una serie de experimentos en los que la cantidad de producto consumido o la velocidad de dilución de aire, se varía a fin de generar diferentes concentraciones. A medida que ésta aumenta, el número de animales que experimenta incapacitación o muerte se incremento. En toxicología de combustión tradicionalmente se expresa la concentración como la masa del material de ensayo por unidad de volumen de la cámara donde se realiza (carga del material) o la pérdida de masa de material por unidad de volumen de la cámara (concentración del producto de la combustión). Si se representa el porcentaje de animales afectados, dentro de un tiempo determinado, en función del logaritmo de la concentración, se ajusta a una línea recta. En este gráfico, la concentración que produce efectos en el 50% de los animales dentro del tiempo especificado, se obtiene por métodos estadísticos. Dicha concentración se expresa como EC50 y constituye una medida del poder tóxico del humo. EC50 es un parámetro general y se emplea para cualquier respuesta observada del animal. Cuando se produce la muerte, se utiliza el término LC50 para definir la concentración que produce efectos letales en el 50% de los animales. Análogamente, el término IC50 designa la concentración necesaria para incapacitar el 50% de los animales. Algunos métodos de ensayo miden la rapidez con que actúa la atmósfera de la combustión, más que su poder tóxico para provocar la muerte o la incapacitación. En estos métodos se registran los tiempos en los que los animales mueren o resultan incapacitados, cuando se les pone a una concentración fija de una atmósfera tóxica. A partir de estos datos se determina el tiempo medio hasta la muerte o el tiempo hasta la incapacitación, que define la toxicidad del humo. Si se mide el tiempo hasta el efecto para diferentes concentraciones se obtiene una función tiempo-concentración. 2) EVALUACIÓN DEL RIESGO DE TOXICIDAD Al reconocer que los datos de los ensayos de potencia tóxica de los humos en laboratorio no son indicativos por sí mismos del riesgo de toxicidad, en los últimos años se han hecho importantes esfuerzos para desarrollar cálculos de ingeniería que ofrezcan una mejor solución al problema, Estos cálculos van desde un sencillo "índice de riesgo" a modelos más sofisticados basados en la pérdida de masa y en datos de la potencia tóxica o de la capacidad tóxica de los humos. Por ejemplo, para disponer de un parámetro de riesgo de toxicidad que ofrezca al menos cierta integración de los factores de toxicidad y combustibilidad, se ha propuesto un "Indice Rápido de Riesgo de Toxicidad". Este índice supone, para un material dado, la velocidad de pérdida de masa por unidad de superficie dividida por el producto del tiempo hasta la ignición y el LC50, tal como se determina por cualquiera de los demás métodos de prueba. No se pretende que el índice de riesgo sustituya a una evaluación amplia del mismo, pero sí refleja la dependencia del riesgo tóxico respecto al crecimiento del fuego. El método ha sido criticado porque presenta una relación arbitraria, demasiado simplista y quizá poco realista entre la velocidad de pérdida de masa, el tiempo hasta la ignición y la potencia tóxica. Cada vez se está investigando más el riesgo de toxicidad mediante modelos matemáticos. Los más utilizados son los que emplean dosis de exposición incrementales (Cxdt) de un gas tóxico, que se calcula y se pone en relación con una dosis Ct específica para producir un efecto tóxico dado. Así se calcula la Dosis Fraccional Efectiva (DFE) para cada intervalo de tiempo. La suma continua o la integración de estas dosis fraccionases da la dosis de exposición acumulada de un gas tóxico. Matemáticamente, la DFE de un gas tóxico "i" se puede expresar como:

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t

Ci dt (Ct )i 0

DFE = ∫ donde:

Ci: concentración del componente tóxico "i" Cti: dosis de exposición científica necesaria para producir el efecto tóxico deseado, generalmente la muerte.

Las concentraciones pueden venir dadas en unidades, en porcentajes o en ppm de gas tóxico o en g/m (peso por unidad de volumen) de humo producido a partir de la combustión de un material. Como la dosis fraccional eficaz (DFE) de cada elemento tóxico tiene, en una primera aproximación, un efecto acumulativo, la DFE total de un gas se puede representar por: 3

n

t

Ci dt i =1 0 (Ct )i

DFE total = ∑ ∫

donde la concentración puede darse en porcentaje o ppm de gas tóxico o pérdida de masa por unidad de volumen del humo procedente de los materiales. La mayoría de los modelos toxicológicos utilizan estos conceptos de una forma u otra. Los datos sobre concentración de componentes tóxicos son útiles por estimar los valores de LC50 del humo producido por la combustión de un material y para predecir el tiempo que van a tardar en darse condiciones peligrosas en un incendio, siempre que se disponga de los datos adecuados. Los datos de concentración en peso son útiles para predecir las condiciones peligrosas en un incendio real si se conocen los valores de LC50 de cada uno de los componentes. Aunque estos valores no se conozcan, con frecuencia se pueden hacer hipótesis que permitan llegar a datos útiles. Otra variedad de la DFE es el modelo de gas N. Este modelo se basa en estudios sobre la acción letal que tienen en las ratas cuatro gases (CO, C02, HCN Y 02 en baja concentración). Aunque este modelo es en realidad otra forma del DFE, porque las concentraciones de gas se expresan en fracciones de la concentración letal, no permite incorporar concentraciones que varían con el tiempo. Se usa sobre todo para exposiciones durante 30 minutos a concentraciones constantes. Sin embargo, se pueden utilizar otros tiempos de exposición. El método es útil sobre todo para pruebas de materiales o muestras de humo a pequeña escala, tomadas de otras pruebas a gran escala para establecer hasta qué punto la mortandad en las ratas se puede explicar en términos de los cuatro gases más corrientes o si hay algún otro, agente que tenga importantes efectos tóxicos. La siguiente ecuación se ha establecido experimentalmente para predecir la muerte del 50% de las ratas durante una exposición de 30 minutos o un período de 24 horas después de la exposición a los cuatro gases:

(HCN ) − 21− (O2 ) =1 m (CO ) + (CO2 )− b LC50 HCN 21− LC50 O2 Los paréntesis indican la concentración real de gases. El valor del LC50 del CO se basa en exposiciones a 30 minutos y a 6.600 ppm. El del HCL es de 160 ppm y muertes ocurridas durante los 30 Módulo 19 - Pag. Nro.16/22

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minutos de la exposición o 110 ppm y muertes ocurridas durante la exposición o en el período de 24 horas subsiguiente. El porcentaje de 02 que causó la muerte del 50% de los animales en 30 minutos, es de 5,4. Los términos m y b son la pendiente y el punto de intersección de las curvas de CO y C0, lo que indica la mayor toxicidad del CO cuando el C02 aumenta hasta un 5%. Estos términos son -18 y 122.000, respectivamente, si la concentración de C02 es del 5% o menos, y 23 y -39.000, respectivamente, si la concentración está por encima del 5%. El período de la prueba se limita a 24 horas. Una versión más reciente del modelo de gas N incluye otro término para incorporar la mortandad de las ratas después de la exposición, debida a los efectos irritantes del HCL sobre los pulmones. Otro modelo, basado también en el concepto DFE, se aplica a las funciones reales de absorción fisiológica y a los efectos de los principales gases tóxicos de un incendio. Este modelo pretende predecir el riesgo tóxico en términos de la dosis de exposición y el tiempo que tarda una persona hasta quedar incapacitada en un incendio, y para usarlo en los cálculos de ingeniería del fuego sobre hipótesis de incendio, pruebas reales a gran escala y datos relativos a víctimas de incendios. Como todos los modelos en los que intervienen distintos productos tóxicos, éste se basa en datos sobre la concentración y el tiempo promedio o calculado para los gases tóxicos más importantes. Potencialmente puede ser el más sofisticado de los modelos, que hace uso de reacciones fisiológicas conocidas de las personas ante el CO, C02, HCN, oxígeno viciado, y gases irritantes e incluso calor y oscurecimiento por el humo. Las ecuaciones de la DFE desarrolladas para este modelo se derivan sobre todo de datos experimentales obtenidos con personas y primates. Muchos de los conceptos básicos del modelo toxicológico que se acaba de describir se emplean en la prueba de habitabilidad (TENAB) del programa Hazard I desarrollado en el Centro para la Investigación del Fuego del NIST (Instituto Nacional de Normas y Tecnología). El programa Hazard I une el juicio de expertos y los cálculos, para estimar las consecuencias de un incendio dado. El núcleo de este modelo es una secuencia de programas de ordenador que calculan el desarrollo de condiciones peligrosas a lo largo del tiempo y el tiempo necesario para que los ocupantes de un edificio salgan en estas condiciones, y para estimar las pérdidas resultantes de vidas humanas basadas en criterios de habitabilidad y en el comportamiento supuesto de los ocupantes. Esta prueba de habitabilidad calcula el impacto del fuego sobre los ocupantes, prediciendo si van a poder o no escapar. La toxicidad se evalúa de dos maneras: (1) utilizando un parámetro de concentración por tiempo (Ct) para el humo, y (2) mediante un método de la DFE consistente en la exposición al HCN y al CO, así como en evaluar el impacto de la exposición simultánea al C02 y a una atmósfera de oxígeno enrarecido. En general, la mejor de las estrategias existentes actualmente para evaluar los posibles riesgos tóxicos en el caso de un fuego en el que se incendien materiales y/o productos tóxicos, abarca los siguientes elementos: 12-

3-

4-

Identificar cada producto/uso del edifició/hipótesis de incendio. Usar datos sobre el comportamiento ante el fuego de otros materiales parecidos, obtenidos de pruebas de laboratorio, para los cálculos de ingeniería sobre diversas hipótesis de incendio con el fin de determinar la sensibilidad del riesgo de toxicidad a las potencias tóxicas calculadas. Esto se hace utilizando en los cálculos diversos valores arbitrarios de la potencia tóxica. Si se demuestra que el riesgo previsible de toxicidad en un caso determinado es relativamente insensible a la potencia tóxica, no sería necesario establecer valores reales. Habría que concentrarse en otros parámetros. Si se deriva que el riesgo de toxicidad en una determinada hipótesis es importante respecto a la potencia tóxica, habría que realizar entonces pruebas de toxicidad de los humos en el laboratorio

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para identificar sus principales efectos tóxicos y para establecer los valores reales de LC50 que se podrían utilizar en los cálculos de ingeniería. Determinar experimentalmente los datos de potencia tóxica de materiales y/o productos parecidos, que se utilizarían en los cálculos de ingeniería de los riesgos para tipificar sus características de seguridad en caso de incendio.

Como para evaluar los riesgos hay que hacer importantes juicios, los modelos a utilizar se deben elegir y realizar bajo la orientación de profesionales expertos en las diversas técnicas. 3) CALOR La combustión de la mayoría de los materiales es una reacción exotérmica de oxidación química. La energía generada se emite en forma de calor, por convección (gases calientes) y radiación. Esta última representa la energía liberada en las zonas visibles e infrarrojo del espectro, que se manifiesta como llamas o luminosidad de un fuego. El calor representa un peligro físico para las personas. Si la energía calorífica total que incide sobre el cuerpo supera la capacidad de defensa del mismo, provoca desde lesiones leves hasta la muerte. Las consecuencias de la exposición al aire caliente se ven amplificadas si la atmósfera del fuego contiene humedad. A mayor contenido, mejora la eficiencia de transmisión de calor y el cuerpo pierde facultades para liberarse de la carga calorífica. El entorno del incendio puede contener humedad como consecuencia de las condiciones climatológicas, de la propia combustión y de la aplicación de agua para la extinción. Si un exceso de calor alcanza rápidamente los pulmones, puede producir una drástica caída de la presión sanguínea, junto con el colapso de vasos sanguíneos, que conduzcan a un fallo circulatorio. Asimismo, el calor intenso puede originar la acumulación de fluido en los pulmones. Los ensayos realizados por el National Research Council de Canadá (NRCC) revelaron que 140°C es la máxima temperatura del aire respirado, que permite sobrevivir. Una temperatura de esta magnitud sólo puede tolerarse durante un breve período de tiempo y en ningún caso con presencia de humedad. Se recomienda que los bomberos no penetren en ningún tipo de atmósfera hostil sin portar vestuario y máscaras protectoras. En ensayos de incendios escolares realizados en Los Angeles en 1959 se fijó una temperatura de 65°C a 1,5 m de altura como la máxima soportable para penetrar en un pasillo desde un aula relativamente fría. El valor elegido se basa en la presencia de aire seco y en una breve exposición hasta alcanzar la salida. Las quemaduras cutáneas suelen clasificarse como de primer, segundo o tercer grado. Las quemaduras de primer grado sólo afectan a la piel y se caracterizan por un enrojecimiento anormal y, a veces, pequeñas acumulaciones de fluido bajo la misma. Las de segundo grado penetran en la piel, a mayor profundidad. La zona quemada aparece húmeda y rosada; surgen ampollas y normalmente se produce considerable acumulación de fluido subcutáneo. Las de tercer grado son casi siempre secas, carbonizadas y de color blanco nacarado. Si un elevado porcentaje del tejido sufre quemaduras de tercer grado, las consecuencias posteriores son gravísimas. Según estudios realizados, si la temperatura superficial de la piel alcanza un valor de 71°C, manteniéndose durante un minuto, se producirán quemaduras de segundo grado. A medida que aumenta la temperatura de la piel, disminuye el tiempo necesario para producir quemaduras de segundo grado. Por ejemplo, a 82°C bastan 30 segundos para producirlas y a 100°C sólo 15 segundos. Se ha sugerido como valor límite del calor radiante 0,25 W/cm2. Módulo 19 - Pag. Nro.18/22

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Para que aumente la temperatura superficial, la piel humana tiene que absorber calor suficiente para anular las defensas de que dispone el cuerpo para disipar el calor. El mecanismo de disipación actúa mediante enfriamiento por evaporación (transpiración) y por circulación de la sangre. La evaporación de la humedad de la piel puede contrarrestar el efecto del calor sobre ella hasta 60°C o más, en aire seco. Este valor es más bajo en aire húmedo. El tiempo necesario para que aumente la temperatura de la piel depende de la temperatura a que ésta haya estado expuesta, la cual aumenta rápidamente en la mayoría de los incendios. Con estas condiciones, la temperatura puede aumentar con mayor rapidez que la respuesta del mecanismo de defensa. Se desconoce la temperatura mínima que ocasiona esta situación. El aire seco en calma, calentado por encima de 137 a 160°C o el calor de irradiación equivalente, producirá un dolor intenso en la piel desprotegida. Los datos de tolerancia térmica de la piel de las personas en reposo sugieren un límite de unos 121°C, por encima del cual sufrirían serios dolores. La exposición al calor de convección por debajo de esta temperatura puede producir hipertermia sin que se produzcan quemaduras. La exposición a un exceso de calor puede originar la muerte por hipertermia sin producir quemaduras. La hipertemia acontece cuando el cuerpo absorbe calor con mayor rapidez que lo elimina por evaporación de la humedad superficial y por radiación. Entonces se eleva la temperatura de todo el cuerpo, hasta un nivel bastante superior al normal originando lesiones y, posiblemente, la muerte. 4) HUMO VISIBLE Además de los gases de la combustión, el humo se compone de partículas finamente divididas y líquido atomizado, conocido como aerosol. Esta materia carbonosa se genera al arder en condiciones de combustión incompleta la mayor parte de los materiales. Dado que el tamaño medio de las partículas y aerosoles es aproximadamente igual a la longitud de onda de la luz visible, se produce dispersión de la luz y se oscurece la visión a través del humo. Los productos derivados del petróleo, especialmente los hidrocarburos aromáticos, generan un humo negro con mucho hollín. No obstante, no existe relación entre el color del humo y la toxicidad de los gases presentes. Dado que el humo oscurece el paso de la luz, dificulta la visibilidad de las salidas. La producción de cantidad de humo suficiente para dificultar la salida puede ser muy rápida y normalmente es el primer riesgo que se presenta en un incendio. Según demuestran casi todas las pruebas de incendios escolares realizadas en Los Angeles, el humo en los pasillos, procedente de fuegos en sótanos, alcanzó niveles insoportables antes de que la temperatura fuese peligrosa. En los ensayos, el humo constituyó el mayor riesgo, debido a la falta de visibilidad. Aunque frecuentemente el humo proporciona una rápida alarma, hace cundir el pánico al impedir la visión y producir efectos irritantes. Generalmente, el oscurecimiento por humo se expresa como densidad óptica por metro (DO/m) o como coeficiente de extinción K = DO/m x 2,3. Como límites de habitabilidad para el coeficiente de extinción se han sugerido desde 1,2 m hasta 0,15 m, siendo este último valor adecuado para personas poco familiarizadas con la ruta de evacuación. Las partículas y los aerosoles aspirados pueden ser nocivos y la exposición prolongada puede afectar al sistema respiratorio. A veces las partículas son tan pequeñas que penetran hasta los pulmones, dañándolos. Estos efectos todavía no se han analizado en profundidad para determinar totalmente sus consecuencias. 5) DESARROLLO DE LOS RIESGOS DE TOXICIDAD

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Los ensayos de fuego a escala real resultan útiles para establecer el futuro desarrollo de riesgos tóxicos. El Southwest Rescarch Institute realizó cuatro ensayos en los que se prendió fuego a una reproducción de una habitación de un hotel totalmente amueblada con un pasillo anexo y otra habitación distante (figura 1). Durante las pruebas la puerta al pasillo de la habitación incendiada se mantuvo completamente abierta. La puerta entre el pasillo y la habitación apartada se abrió aproximadamente 25 mm hasta tres minutos después del incendio generalizado, en cuyo momento se cerró para impedir la formación de una excesiva concentración de tóxicos.

La figura 2 muestra la secuencia de sucesos en la habitación incendiada. El ensayo se inició con un fuego latente en la silla más próxima al sofá. Durante la fase de fuego sin llamas de aproximadamente 19 minutos, las condiciones alcanzadas no presentaban peligrosidad para la vida. Después de la ignición con llama de la silla, el fuego progresó rápidamente hasta el incendio generalizado a los ocho minutos, con los consiguientes riesgos por temperatura, monóxido de carbono, cianhídrido y agotamiento de oxígeno en la habitación de origen. Después de generalizarse el incendio, se determinaron rápidamente las condiciones en la habitación distante. La Figura 3 muestra que empezó con la falta de visibilidad debida al humo, seguida del incremento rápido de las concentraciones de gases tóxicos. A los dos minutos las ratas estaban incapacítadas, produciéndose su muerte por asfixia debida al CO, aproximadamente once minutos después del incendio generalizado. Es probable que en el caso de personas hubiesen sufrido los mismos efectos causados por intoxicación por CO en intervalos de tiempo similares.

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Resulta significativo que el riesgo tóxico no acaeciese hasta que se desarrolló un fuego generalizado en la habitación incendiada. Posteriormente, la falta de visibilidad por humo y el resto de los riesgos tóxicos aumentaron rápidamente en la habitación incendiada, el pasillo y la otra habitación. Los detectores de humo empleados proporcionaron una respuesta adecuada (cinco minutos) antes de la presencia de concentraciones tóxicas elevadas de productos de la combustión. Los tiempos de respuesta de los rociadores demostraron que una instalación adecuada que controle el incendio en su fase inicial, habría impedido la aparición de cualquier amenaza tóxica significativa. Los productos de la combustión producidos en un incendio siempre son tóxicos y muy peligrosos para la seguridad de la vida humana. Los cálculos han demostrado que una exposición al humo de la combustión de sólo 300 gramos de combustible en una habitación de 3 x 4 x 2,5 m, durante 30 minutos, puede ser muy peligroso para una persona. Además, se ha calculado que la combustión de sólo 12 kilos de material, considerado como "típico" en un ensayo de toxicidad de humos, pueden producir suficiente humo como para resultar peligroso en 20 habitaciones de esas dimensiones y sólo 15 minutos de exposición. El humo, incluso aunque sea de toxicidad "media", es muy tóxico.

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