Manual MMPP Murcia

RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS ÍNDICE NORMATIVAS SOBRE SUSTANCIAS PELIGROSAS

1. REGLAMENTACIÓN EN EL TRANSPORTE 2. REGLAMENTOS SOBRE ENVASADO Y ETIQUETADO DE SUSTANCIAS Y PREPARADOS PELIGROSOS 3. NORMATIVA “SEVESO” 4. DIRECTRICES BÁSICAS PARA LA ELABORACIÓN DE LOS PLANES DE PROTECCIÓN CIVIL EN EL SECTOR QUÍMICO Y TRANSPORTE DE MERCANCÍAS PELIGROSAS. CONCEPTOS BÁSICOS DE FÍSICA Y QUÍMICA 1. ESTADOS DE LA MATERIA 2. CAMBIOS DE FASE 3. FÓRMULA QUÍMICA Y PESO MOLECULAR 4. CALOR ESPECÍFICO Y CALOR DE CAMBIO DE ESTADO 5. DENSIDAD ABSOLUTA Y DENSIDAD RELATIVA 6. PRESIÓN Y PRESIÓN DE VAPOR 7. SOLUBILIDAD 8. VISCOSIDAD 9. TEMPERATURA CRÍTICA 10. ÁCIDEZ Y BASICIDAD. EL PH 11. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA 12. ESCALAS DE TEMPERATURA 13. LEYES DE LOS GASES SUSTANCIAS PELIGROSAS: TIPOS Y RIESGOS ASOCIADOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

CLASE 1 CLASE 2 CLASE 3 CLASE 4 CLASE 5 CLASE 6 CLASE 7 CLASE 8 CLASE 9 RESÍDUOS TÓXICOS Y PELIGROSOS

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VEHÍCULOS Y PELIGROSAS

RECIPIENTES

PARA

TRANSPORTE

1. ENVASES Y EMBALAJES 2. CONTENEDORES E ISOCONTENEDORES 3. CISTERNAS 3.1. CISTERNAS PARA LÍQUIDOS 3.2. CISTERNAS PARA GASES 3.3. VEHÍCULOS TOLVA 4. FORMAS CARACTERÍSTICAS DE LAS TRANSPORTAN MERCANCÍAS PELIGROSAS 5. DOCUMENTACIÓN EN EL TRANSPORTE 5.1. CARTA DE PORTE 5.2. INSTRUCCIONES ESCRITAS

DE

MERCANCÍAS

CISTERNAS

QUE

SEÑALIZACIÓN DE VEHÍCULOS Y RECIPIENTES 1. CÓDIGO EUROPEO DE SEÑALIZACIÓN DE VEHÍCULOS. 1.1. PANELES NARANJA 1.2. ETIQUETAS DE PELIGRO Y PLACAS-ETIQUETA 1.3. SEÑALES ESPECIALES PARA TRANSPORTE POR FERROCARRIL 2. ETIQUETADO DE SUSTANCIAS Y PREPARADOS PELIGROSOS 3. SEÑALIZACIÓN DE DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO Y TUBERÍAS INDUSTRIALES 4. COLORES DE IDENTIFICACIÓN DE BOTELLAS PARA GASES 5. OTROS CÓDIGOS DE SEÑALIZACIÓN 5.1. CÓDIGO DE ACCIÓN DE EMERGENCIA 5.2. CÓDIGO NFPA 704 INTERVENCIÓN ANTE PRODUCTOS PELIGROSOS 1. OBJETIVOS DE LA INTERVENCIÓN 2. PREPARACIÓN PREVIA A LA INTERVENCIÓN 3. PRINCIPIOS BÁSICOS DE INTERVENCIÓN 4. FASES DE LA INTERVENCIÓN 4.1. RECONOCIMIENTO E IDENTIFICACIÓN 4.2. AISLAMIENTO DEL LUGAR DEL INCIDENTE 4.3. PLAN DE ACTUACIÓN 4.4. PROCEDIMIENTOS DE MITIGACIÓN DE INCIDENTES PRODUCTOS PELIGROSOS 5. DESCONTAMINACIÓN 5.1. SISTEMAS DE DESCONTAMINACIÓN 5.2. PERSONAL A INTERVENIR EN LA DESCONTAMINACIÓN 5.3. ¿QUÉ DESCONTAMINANTE SE DEBE EMPLEAR? 5.4. DESCONTAMINACIÓN BIOLÓGICA 5.5. DESCONTAMINACIÓN QUÍMICA

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CON

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5.6. 5.7.

TABLA DE TIEMPOS PARA DESCONTAMINACIÓN OTROS SISTEMAS DE DESCONTAMINACIÓN

TRAJES DE PROTECCIÓN QUÍMICA 1. 2.

INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS PREVIOS 2.1. ABSORCIÓN. 2.2. ADSORCIÓN. 2.3. PERMEABILIDAD 2.4. PENETRACIÓN 2.5. DEGRADACIÓN 3. CLASIFICACIÓN DE LOS TRAJES DE PROTECCIÓN 4. NIVELES DE PROTECCIÓN EN LOS S.E.I.S. 5. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRAJES DE NIVEL II 6. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRAJES DE NIVEL III 7. RIESGOS EN LA UTILIZACIÓN DE LOS TRAJES ATMÓSFERAS TÓXICAS 1. DEFINICIÓN 2. ÍNDICES DE TOXICIDAD 3. CLASIFICACIÓN DE LOS TÓXICOS 3.1. SEGÚN LA CONCENTRACIÓN Y TIEMPO DE EXPOSICIÓN 3.2. SEGÚN LA VÍA DE ENTRADA AL ORGANISMO 3.3. SEGÚN LOS EFECTOS QUE PROVOCA 3.4. SEGÚN ELEMENTOS QUÍMICOS, GRUPOS FUNCIONALES O COMPUESTOS DEFINIDOS CAUSANTES DE LA TOXICIDAD. 4. ACCIÓN DE LAS SUSTANCIAS TÓXICAS 5. NUBES TÓXICAS 5.1. NUBES INSTANTÁNEAS 5.2. NUBES SEMICONTÍNUAS-CONTÍNUAS 5.3. PARÁMETROS QUE AFECTAN AL MOVIMIENTO DE LAS NUBES 6. ALGUNAS SUSTANCIAS TÓXICAS SISTEMAS DE DETECCIÓN Y MEDIDA 1. INTRODUCCIÓN 2. DETECCIÓN MEDIANTE LOS SENTIDOS 2.1. SENTIDO DE LA VISTA 2.2. SENTIDO DEL OLFATO 3. DETECCION MEDIANTE INDICADORES 3.1. PAPEL INDICADOR DE TORNASOL 3.2. TUBOS COLORIMÉTRICOS 4. DETECCIÓN MEDIANTE APARATOS. APARATOS PORTÁTILES DE DETECCIÓN

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4.1.

DETECCIÓN DE SUSTANCIAS RADIACTIVAS 4.1.1. DETECTORES DE IONIZACIÓN DE GAS 4.1.2. DETECTORES DE CENTELLEO 4.1.3. DOSÍMETROS PERSONALES 4.2. DETECCIÓN DE SUSTANCIAS BIOLÓGICAS 4.3. DETECCIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS 4.3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS DETECTORES SUSTANCIAS QUÍMICAS 5. DETECTORES SEGÚN EL PROCESO DE DETECCIÓN 5.1. DETECCIÓN CATALÍTICA 5.2. DETECCIÓN ELECTROQUÍMICA 5.3. DETECCIÓN MEDIANTE INFRARROJOS

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DE

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NORMATIVAS SOBRE SUSTANCIAS PELIGROSAS Sustancia peligrosa es toda aquella que en los procesos de fabricación, almacenamiento, transporte o uso puede ser perjudicial para las personas, los bienes o el medio ambiente, debido a sus características físicas y/o químicas.

1. REGLAMENTACIÓN EN EL TRANSPORTE

Actualmente, todas las normativas de transporte de mercancías peligrosas siguen los criterios del Comité de Expertos de Naciones Unidas, recogidos en las Recomendaciones relativas al transporte de mercancías peligrosas, conocidas como el “Libro Naranja”. Estas recomendaciones establecen la clasificación de las mercancías peligrosas, comunes a todos los medios de transporte, que es la siguiente: Clase Clase Clase Clase

1 2 3 4.1

Clase 4.2 Clase 4.3 Clase Clase Clase Clase Clase Clase Clase

5.1 5.2 6.1 6.2 7 8 9

Materias y objetos explosivos. Gases. Líquidos inflamables. Materias sólidas inflamables, materias autorreactivas y materias explosivas sólidas desensibilizadas. Materias que pueden experimentar inflamación espontánea. Materias que en contacto con el agua desprenden gases inflamables. Materias comburentes. Peróxidos orgánicos. Materias tóxicas. Materias infecciosas. Materias radiactivas. Materias corrosivas. Materias y objetos peligrosos diversos.

Las reglamentaciones internacionales actuales sobre transporte de estas materias, vigentes igualmente dentro del territorio nacional son: ADR. Acuerdo europeo relativo al transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera, elaborado en Ginebra el 30 de septiembre de 1957. Está traspuesto a nuestro ordenamiento jurídico mediante el Real Decreto 2115/1998, de 2 de octubre (BOE nº 248, de 16 de octubre de 1998), aunque desde 1973, con su publicación en el BOE, se aplicaba sólo para transporte internacional. Hasta la plena adscripción al ADR, en España era de aplicación para transporte interior el TPC (Reglamento para transporte de mercancías peligrosas por carretera), publicado en el BOE el 26 de julio de 1976, que eran coincidentes en su mayor parte. El ADR consta de dos anejos, A y B, y nueve partes. El anejo A incluye las partes 1 a 7, referentes a los tipos de mercancías, formas de transporte,

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marcado y etiquetado, etc., y el anejo B, con las partes 8 y 9, se dedica a los vehículos que han de transportar dichas mercancías. En esencia, la aplicación de esta normativa es sencilla: las mercancías deben ir embaladas y marcadas de acuerdo con el anejo A, mientras que los vehículos deben cumplir lo estipulado en el anejo B.

RID. Reglamento relativo al transporte internacional de mercancías peligrosas por ferrocarril. Es el anejo C del Convenio relativo a los transportes internacionales por ferrocarril (COTIF), hecho en Berna, el 9 de mayo de 1980. Dicho reglamento, el más antiguo en materia de seguridad de transporte internacional de mercancías peligrosas, ha sido fuente de inspiración para los reglamentos elaborados desde entonces para los otros modos de transporte (básicamente, el ADR es el RID con un anejo sobre los vehículos). El número de Estados miembros del COTIF asciende a 42 (todos los Estados de Europa, excepto los Estados de la antigua URSS salvo Lituania y Letonia, así como cuatro Estados de Oriente próximo y tres Estados del norte de África) El RID está traspuesto a derecho interno mediante el Real Decreto 412/2001, de 20 de abril (BOE de 8 de mayo de 2001). INSTRUCCIONES OACI. Tomando como partida las Regulaciones de la IATA (Asociación Internacional de Transporte Aéreo), la Organización Internacional de Aviación Civil (OACI), agencia de Naciones Unidas, publica desde 1983 las Instrucciones Técnicas para el transporte sin riesgos de mercancías peligrosas por vía aérea, que tienen la consideración de normativa internacional. En España son de aplicación desde 1984, con la publicación del Real Decreto 1749/1984, de 1 de agosto, que aprobaba el Reglamento nacional sobre transporte sin riesgos de mercancías peligrosas por vía aérea, que incorporaba las instrucciones de OACI. IMDG. Es el Código Marítimo Internacional de Mercancías Peligrosas, elaborado por la Organización Marítima Internacional (OMI), de aplicación en España para el transporte nacional desde 1995. No obstante, también son de aplicación ciertas normativas como el Reglamento nacional de admisión, manipulación y almacenamiento de mercancías peligrosas en los puertos (R.D. 145/1989, de 20 de enero), o el Real Decreto 1253/1997, de 24 de julio, y posteriores, sobre condiciones mínimas exigidas a los buques que transporten mercancías peligrosas o contaminantes con origen o destino en puertos marítimos nacionales.

2. REGLAMENTOS SOBRE ENVASADO Y ETIQUETADO DE SUSTANCIAS Y PREPARADOS PELIGROSOS La notificación de las sustancias nuevas, envasado y etiquetado de sustancias peligrosas o de preparados peligrosos actualmente está regulado por el Reglamento (CE) Nº 1272/2008 del parlamento europeo y del consejo, de 16 de diciembre de 2008, sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y

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mezclas. En este nuevo reglamento se definen 28 clases de peligros, frente a los 9 que existen actualmente en el transporte, distribuidos en tres tipos de peligros: peligros físico-químicos (16 clases), peligros para la salud (10 clases) y peligros para el medio ambiente (2 clases).1 A efectos de este reglamento, se entiende por “sustancia” los elementos químicos y sus compuestos en estado natural, o los obtenidos mediante cualquier procedimiento de producción, mientras que “preparados” son las mezclas o soluciones compuestas por dos o más sustancias. Esta normativa determina cómo deben comercializarse las sustancias y preparados considerados peligrosos, regulando la notificación de los mismos, la clasificación, envasado y etiquetado, evaluación de los riesgos para las personas y medio ambiente y métodos para la determinación de ese riesgo. Se excluyen de su ámbito reglamentario ciertas sustancias y preparados regulados por normas específicas, como los medicamentos de uso humano y veterinario, cosméticos, mezclas de sustancias en forma de residuos, productos alimenticios, alimentos para animales, plaguicidas, sustancias radiactivas, y otras sustancias y preparados para los que ya existan procedimientos de notificación. Tampoco es objeto de este reglamento el transporte de tales materias por cualquiera de los medios posibles, ni las sustancias en tránsito sometidas a control aduanero, siempre que no sean objeto de tratamiento o transformación. En líneas generales, las condiciones para la comercialización de sustancias y preparados peligrosos pueden concretarse: Tanto la sustancia como el preparado deben estar notificados a la autoridad competente, lo que implica la presentación de un informe técnicocientífico que contenga la información necesaria para la evaluación de los peligros previsibles, inmediatos o futuros, para el hombre y el medio ambiente; una declaración sobre los efectos desfavorables de la sustancia según los usos previstos; y una propuesta de clasificación y etiquetado de la sustancia o preparado. Deben cumplir las condiciones de envasado y etiquetado (ver apartado 2 del capítulo sobre “Señalización de vehículos y recipientes”). Deben cumplir las obligaciones concernientes a las fichas de seguridad. El responsable de la comercialización de la sustancia o preparado deberá disponer de una ficha de datos de seguridad, debiendo entregar una copia al Ministerio de Sanidad que la mantendrá a disposición del Ministerio del Medio Ambiente y de las Comunidades Autónomas. Esta ficha deberá redactarse, al menos, en la lengua española oficial del Estado e incluirá obligatoriamente los siguientes epígrafes:

1

Para la antigua clasificación de los peligros de las sustancias peligrosas en la clasificación, envasado y etiquetado, véase los Reales Decretos 363/1995 y 255/2003.

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               

Identificación de la sustancia y del responsable de su comercialización. Composición/información sobre los componentes. Identificación de los peligros. Primeros auxilios. Medidas de lucha contra incendios. Medidas que deben tomarse en caso de vertido accidental. Manipulación y almacenamiento. Controles de exposición/protección individual. Propiedades físico-químicas. Estabilidad y reactividad. Informaciones toxicológicas. Informaciones ecológicas. Consideraciones relativas a la eliminación. Informaciones relativas al transporte. Informaciones reglamentarias. Otras informaciones.

3. NORMATIVA “SEVESO” Unos años después del accidente ocurrido en la ciudad italiana de Seveso, aparece la primera normativa europea para la prevención de accidentes graves, entendiendo como tal el que se produce en el ámbito industrial y que suponga una situación de grave riesgo para las personas, el medio ambiente y los bienes: la Directiva 82/501/CEE. Esta norma se conoce como “Directiva Seveso”, puesto que aparece tras el accidente acaecido en dicha población. La trasposición de esta directiva al ordenamiento español se hizo mediante el Real Decreto 886/1988, de 15 de julio, sobre prevención de accidentes mayores en determinadas actividades industriales, siendo modificado posteriormente por el Real Decreto 952/1990, de 29 de julio. Tras más de diez años de aplicación de la Directiva 82/501/CEE, y tras el análisis de cerca de 130 accidentes en la Unión Europea, la Comisión Europea consideró conveniente realizar una revisión fundamental de la Directiva, que contemplara la ampliación de su ámbito y la inclusión de algunos aspectos ausentes. Ello condujo a la aprobación de la Directiva 96/82/CEE, del Consejo, de 9 de diciembre, conocida como “Directiva Seveso II”. Esta nueva Directiva se incorpora a nuestro ordenamiento jurídico mediante el Real Decreto 1254/1999, de 16 de julio, por el que se aprueban medidas de control inherentes a los accidentes graves en los que intervengan sustancias peligrosas, derogando el Real Decreto 886/1988 y modificaciones posteriores, y estableciendo un marco normativo más riguroso. El Real Decreto 1254/1999 vuelve a sufrir otra modificación, mediante el Real Decreto 948/2005, de 29 de julio, para incorporar la Directiva 2003/105/CEE, que modificaba la Directiva 96/82/CEE. Los cambios más significativos de esta nueva reforma se centran en la ampliación del ámbito de aplicación, como las actividades de almacenamiento y tratamiento de minería, introducción de plazos mínimos para las notificaciones y elaboración de los

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informes de seguridad y planes de emergencia, reforzar la participación de los trabajadores en la elaboración de los planes de emergencia, así como el cambio del Anexo I. 4. DIRECTRICES BÁSICAS PARA LA ELABORACIÓN DE LOS PLANES DE PROTECCIÓN CIVIL EN EL SECTOR QUÍMICO Y TRANSPORTE DE MERCANCÍAS PELIGROSAS. La planificación en materia de emergencias dentro del territorio español tiene su germen en la Ley 2/1985, de 21 de enero, sobre Protección Civil, que en su artículo 8 establece que existirán dos tipos de planes para hacer frente a las situaciones de emergencia: Planes Territoriales y Planes Especiales. También en este mismo artículo estipula que una Norma Básica aprobada por el Gobierno, será la que contenga las directrices esenciales para la elaboración de dichos planes. La Norma Básica de Protección Civil fue aprobada por el Real Decreto 407/1992, de 24 de abril, y su objetivo primordial es determinar el contenido de lo que debe ser planificado y establecer los criterios generales a que debe acomodarse dicha planificación para conseguir la coordinación necesaria de las diferentes Administraciones públicas. La Norma Básica define lo que es un plan de Protección Civil como “previsión del marco orgánico-funcional y de los mecanismos que permiten la movilización de los recursos humanos y materiales necesarios para la protección de personas y bienes en caso de grave riesgo colectivo, catástrofe o calamidad pública, así como el esquema de coordinación entre las distintas Administraciones Públicas llamadas a intervenir”. De forma general, la Norma Básica establece los tipos de planes de emergencia, determinando los contenidos mínimos que se tendrán en cuenta para su elaboración. Los planes quedan clasificados de la siguiente manera:  Planes territoriales. Que se elaborarán para hacer frente a las emergencias generales que se puedan presentar en cada ámbito territorial (de Comunidad Autónoma y ámbito inferior)  Planes especiales. Para aquellos riesgos que requieren una metodología técnico-científica adecuada para cada uno de ellos. Son riesgos objeto de planes especiales las emergencias nucleares, situaciones bélicas, inundaciones, sismos, químicos, transporte de mercancías peligrosas, incendios forestales y volcánicos. Estos planes se elaboraran de acuerdo con las Directrices Básicas que el Gobierno promulgue para cada riesgo.  Planes básicos. Encuadrados como modalidad de planes especiales, para los riesgos derivados de situaciones bélicas y nucleares. La aplicación de estos planes viene exigida siempre por el interés nacional y, por tanto, la competencia y responsabilidad del Estado abarca todas

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las fases de la emergencia, sin perjuicio de la participación del resto de las Administraciones Públicas. Actualmente se encuentran publicadas y en vigor tantas Directrices Básicas como riesgos son objeto de plan especial. En lo concerniente al riesgo químico y transporte de mercancías peligrosas, son las siguientes: Directriz Básica de Protección Civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas, aprobada por el Real Decreto 1196/2003, de 19 de septiembre. Deroga la anterior Directriz Básica, publicada por Resolución de la Subsecretaría del Ministerio del Interior, e introduce los cambios incorporados por el Real Decreto 1254/1999. Este documento constituye la base para la elaboración de los planes de emergencia exteriores de aquellas empresas afectadas por el nivel superior de este Real Decreto. Los planes han de ser elaborados por el órgano competente en materia de Protección Civil de la Comunidad Autónoma correspondiente, y homologados por la Comisión Nacional de Protección Civil. Las funciones básicas de los PEE son:  Determinar las zonas de intervención y alerta.  Prever la estructura organizativa y los procedimientos de intervención para las situaciones de emergencia por accidentes graves.  Prever los procedimientos de coordinación con el plan estatal para garantizar su adecuada integración.  Establecer los sistemas de articulación con las organizaciones de las Administraciones municipales y definir los criterios para la elaboración de los planes de actuación municipal de aquéllas.  Especificar los procedimientos de información a la población sobre las medidas de seguridad que deban tomarse y sobre el comportamiento a adoptar en caso de accidente.  Catalogar los medios y recursos específicos a disposición de las actuaciones previstas.  Garantizar la implantación y mantenimiento del plan. A los efectos de esta directriz, los accidentes se clasifican en tres categorías:  Categoría 1. Aquellos para los que se prevea, como única consecuencia, daños materiales en el establecimiento accidentado y no se prevean daños de ningún tipo en el exterior de éste.  Categoría 2. Aquellos para los se prevea, como consecuencias, posibles víctimas y daños materiales en el establecimiento, mientras que las repercusiones exteriores se limitan a daños leves o efectos adversos sobre el medio ambiente en zonas limitadas.

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 Categoría 3. Aquellos para los que se prevea, como consecuencias, posibles víctimas, daños materiales graves o alteraciones graves del medio ambiente en zonas extensas y en el exterior del establecimiento. Los accidentes de categoría 1 no justifican la activación del PEE, quedando plenamente justificada en los accidentes de categoría 2 y 3. Directriz Básica de planificación de Protección Civil ante el riesgo de accidentes en los transportes de mercancías peligrosas por carretera y ferrocarril, aprobada por Real Decreto 387/1996, de 1 de marzo. Esta normativa tiene como antecedentes dos Órdenes del Ministerio del Interior, de 2 de noviembre de 1981 y 30 de noviembre de 1984, que establecían el Plan de Actuaciones para los posibles casos de accidentes en el transporte de mercancías peligrosas por carretera y ferrocarril, respectivamente. Establece los criterios comunes que han de seguir las distintas Administraciones Públicas en la elaboración de sus correspondientes planes especiales frente al citado riesgo, de manera que el conjunto forme un sistema perfectamente integrado y capaz de dar respuesta ante cualquier siniestro de esta naturaleza que pueda ocurrir. De acuerdo con esta Directriz, los accidentes en los transportes terrestres de mercancías peligrosas, se clasifican en los siguientes tipos:  Tipo 1. Avería o accidente en el que el vehículo o convoy de transporte no puede continuar la marcha, pero el continente de las materias peligrosas transportadas está en perfecto estado y no se ha producido vuelco o descarrilamiento.  Tipo 2. Como consecuencia de un accidente el continente ha sufrido desperfectos o sea producido vuelco o descarrilamiento, pero no existe fuga o derrame del contenido.  Tipo 3. Como consecuencia de un accidente el continente ha sufrido desperfectos y existe fuga o derrame del contenido.  Tipo 4. Existen daños o incendio en el continente y fugas con llamas en el contenido.  Tipo 5. Explosión del contenido destruyendo el continente. TIPO

CONTINENTE

CONTENIDO

VEHÍCULO

1

BIEN

SIN FUGA O DERRAME

AVERÍA O ACCIDENTE

2

DAÑOS

SIN FUGA O DERRAME

DAÑOS

3

DAÑOS

CON FUGA O DERRAME

DAÑOS O INCENDIO

4

DAÑOS O INCENDIO

FUGA O DERRAME INCENDIADOS

DAÑOS O INCENDIO

5

EXPLOSIÓN

EXPLOSIÓN

EXPLOSIÓN

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CONCEPTOS BÁSICOS DE FÍSICA Y QUÍMICA 1.

ESTADOS DE LA MATERIA

La materia, que puede definirse como todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio, o también como el soporte de todas las propiedades y fenómenos, podemos encontrarla en tres estados físicos: sólido, líquido y gas. Aunque existe un cuarto estado conocido como plasma (un gas altamente ionizado), sólo se encuentra de forma natural en el espacio interestelar y en la atmósfera de las estrellas, por lo que a todos los efectos sólo vamos a considerar los tres primeros. 1.1.

EL ESTADO SÓLIDO

El estado sólido se caracteriza porque las fuerzas de atracción entre las partículas que lo constituyen (fuerzas de cohesión) prevalecen sobre las fuerzas repulsivas debido al movimiento de las mismas. Así, las partículas de un sólido sólo pueden oscilar en torno a posiciones fijas que, en los llamados sólidos verdaderos, obedece a una distribución geométrica, lo que confiere una estructura interna cristalina. Al Figura 3. Macla de cristales de pirita (sulfuro de hierro) predominar la cohesión, los sólidos tienen forma y volumen propio. Por otra parte, el espacio libre entre partículas es prácticamente nulo y, por este motivo, no pueden ser comprimidos. 1.2.

EL ESTADO LÍQUIDO

Es un estado transitorio, intermedio entre el sólido y el gaseoso, que presenta propiedades de ambos estados. Las fuerzas de cohesión son menos intensas que en el estado sólido, permitiendo una cierta movilidad de sus partículas, aunque manteniendo entre ellas una distancia media constante. Por eso, los líquidos tienen forma variable y volumen constante, e igualmente, tienen la capacidad de fluir.

1.3.

Figura 4. La sustancia líquida por excelencia: el agua.

EL ESTADO GASEOSO

Las fuerzas de cohesión entre las partículas de un gas son extremadamente pequeñas, lo que permite su movimiento en todas direcciones y

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sentidos hasta ocupar todo el volumen disponible. En consecuencia presentan forma y volumen variable, y una gran fluidez. Además, la densidad de un gas, comparada con la de un sólido o un líquido, es muy pequeña. Las distancias entre partículas son inmensamente superiores que en los otros dos estados, siendo, por tanto, muy compresibles. El estado de una masa gaseosa depende de tres variables: presión, volumen y temperatura, que no son independientes entre sí, sino que cada una de ellas es siempre función de las otras dos. De este aspecto nos ocuparemos en el apartado Leyes de los gases. Figura 5. Emisiones de vapor de agua en proceso industrial

ESTADO SÓLIDO

LÍQUIDO

GASEOSO

FORMA

VOLUMEN

COMPRESIBILIDAD

FUERZAS INTERMOLECULARES

Todos los sólidos tienen forma propia Adoptan la forma del recipiente que los contiene Adoptan la forma del recipiente que los contiene.

Tienen volumen propio

Los sólidos incompresibles.

Las fuerzas predominantes son las de cohesión.

Tienen volumen propio.

Su capacidad de compresión es muy pequeña. A efectos prácticos se considera nula.

Las fuerzas de cohesión y repulsión se encuentran igualadas.

Tienden a ocupar todo el volumen disponible.

Los gases son muy compresibles.

Predominan las fuerzas expansivas. Las fuerzas de cohesión son muy pequeñas.

son

Figura 6. Resumen de características de los tres estados

¿Para qué sirve? Si seguimos la relación sólido, líquido, gas, estamos refiriéndonos a estados físicos cada vez más energéticos y con mayor capacidad de movimiento. Un sólido es estático, no fluye, su capacidad de penetrar en el terreno es nula y no vaporiza; un líquido tiene mucha mayor capacidad de movimiento, puede penetrar en el terreno y puede tener una gran capacidad de vaporización; un gas se va mover en todas direcciones de forma caótica. Sólo esta circunstancia ya marca diversas pautas de cara a una actuación, ya que nos permite conocer, por ejemplo, la capacidad de dispersión de una sustancia, las concentraciones que puede alcanzar y, por tanto, determinar las dimensiones de las diferentes zonas para la intervención.

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2.

CAMBIOS DE FASE

Todos los cuerpos pueden cambiar de estado a una temperatura determinada, en unas condiciones determinadas de presión y, en general, son procesos reversibles, lo que quiere decir, que si una sustancia cambia de estado calentándola, puede volver a su estado primitivo enfriándola. El cambio de estado no implica modificación en la composición química de una sustancia, sólo modifica su apariencia, y si se realiza a presión constante, la temperatura permanecerá invariable mientras se desarrolle el proceso. 2.1.

CAMBIOS DE ESTADO PROGRESIVOS

Son los que siguen la transición sólido, líquido, gas. Son procesos endotérmicos, es decir, se realizan a expensas de un aporte de energía que se traduce en un aumento de volumen. Son la fusión, vaporización y sublimación progresiva o directa, o simplemente sublimación. FUSIÓN Fusión es el cambio de fase de sólido a líquido. Tal y como se ha apuntado, normalmente va acompañado de un aumento de volumen, aunque el agua constituye una excepción. La temperatura a la que se produce se denomina temperatura de fusión, la cual varía ligeramente con la presión. Cuando se considera exclusivamente la presión atmosférica normal (1 at), dicha temperatura se denomina punto de fusión, y es una constante característica y particular de cada sustancia. VAPORIZACIÓN Si, una vez fundido un sólido, seguimos incrementando la temperatura del líquido obtenido, la energía cinética de sus partículas se irá elevando hasta el punto de vencer las fuerzas de cohesión y, consiguientemente, se escaparán de la masa líquida. Esto se traducirá en dos fenómenos:  Evaporación. Las partículas escapan de la superficie del líquido, de una forma suave y a cualquier temperatura. En este proceso, además de la temperatura tiene bastante importancia la superficie libre del líquido y el movimiento de aire sobre la misma.  Ebullición. Se produce en toda la masa del líquido, con formación de burbujas gaseosas que ascienden hasta la superficie libre y rompen, creando un movimiento tumultuoso del líquido. Cuando esto ocurre se dice que el líquido hierve. El fenómeno de la ebullición se produce a una temperatura determinada, llamada temperatura de ebullición, que sufre grandes variaciones dependiendo de la presión a la que el líquido se encuentra sometido. Si la presión exterior es

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de 1 atmósfera, la temperatura de ebullición recibe el nombre de punto de ebullición, un valor fijo también propio y característico de cada sustancia. SUBLIMACIÓN Aunque los sólidos tienen una presión de vapor extremadamente pequeña, algunos pueden experimentar evaporación. La sublimación es el paso de sólido a vapor sin pasar por un estado líquido intermedio, y es un fenómeno condicionado enormemente por la presión exterior. Algunos ejemplos lo constituyen el naftaleno (componente de las bolitas contra la polilla), cuya presión de vapor es Figura 7. Sublimación de dióxido de carbono en estado sólido bastante elevada para un sólido (1 mm de Hg a 53º C); el yodo, que sublima fácilmente con un poco de calor; y el dióxido de carbono sólido, o hielo seco, que aparece en la imagen de este apartado.

SUSTANCIA Nitrógeno Oxígeno Mercurio Glicerina Aluminio Cobre Cloro Sulfuro de hidrógeno Amoniaco Butano-n Tolueno

PUNTO DE FUSIÓN (ºC) -210 -218 -39 -40 660 1088 -101 -86 -77 -138 -95

PUNTO DE EBULLICIÓN (ºC) -196 -183 357 290 2060 2595 -35 -60 -33 -0,5 111

Figura 8. Temperaturas de fusión y ebullición de diversas sustancias

2.2.

CAMBIOS DE ESTADO REGRESIVOS

Son los que siguen la transición gas, líquido, sólido, y son procesos exotérmicos. En general, su desarrollo se corresponde con una disminución energética y, por tanto, de volumen. Estos cambios son la licuación, la solidificación y la sublimación inversa o regresiva. LICUACIÓN o LICUEFACCIÓN Es el cambio de estado de gas a líquido. El término licuación se utiliza para designar el paso de gas a líquido, cuando se trata de una sustancia normalmente en estado gaseoso. El término condensación, utilizado también para expresar

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este cambio, queda reservado para el paso de vapor a líquido, cuando es éste el estado en que normalmente se encuentra la sustancia. La temperatura a la que se produce este cambio a presión normal es coincidente con la de ebullición. SOLIDIFICACIÓN Es el cambio de estado de líquido a sólido. La solidificación recibe el nombre de cristalización, cuando el sólido formado es cristalino y congelación cuando se verifica a temperaturas inferiores a la ordinaria. A presión constante, la temperatura de solidificación de una sustancia es la misma que la de fusión.

SUBLIMACIÓN INVERSA Denominada también deposición y sublimación regresiva, es el paso directo de gas a sólido, sin pasar por un estado líquido intermedio.

SUBLIMACIÓN NN FUSIÓN

SÓLIDO

VAPORIZACIÓN

LÍQUIDO

SOLIDIFICACIÓN

GAS LICUACIÓN

SUBLIMACIÓN REGRESIVA

Figura 9. Esquema de los diferentes cambios de estado

¿Para qué sirve? Conocer los diferentes cambios de estado nos permite saber las posibles modificaciones que puede experimentar una sustancia determinada. Los valores del punto de fusión y de ebullición, que normalmente siempre encontraremos en la ficha de seguridad o de intervención, nos van a indicar el estado físico en el que se encuentra la sustancia en un momento preciso. En términos generales, nosotros siempre consideraremos una temperatura ambiente normal (20º C) y la compararemos con los dos valores citados. Si ambos valores están muy por debajo de 20º C, la sustancia será un gas; si están muy por

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encima, un sólido; y si la temperatura ambiente se encuentra entre ambos, será un líquido.

3. FÓRMULA QUÍMICA Y PESO MOLECULAR Todas las sustancias puras pueden representarse mediante su fórmula química, que es una forma sencilla de reflejar su composición molecular. Las fórmulas químicas tienen un doble significado: cualitativo, en cuanto que nos indican los distintos átomos que forman la molécula, y cuantitativo, porque también aparece la proporción de cada uno de ellos. El peso molecular o masa molecular relativa es la suma de las masas atómicas de todos los átomos contenidos en una molécula. La masa atómica se encuentra en la tabla periódica debajo del símbolo de cada elemento. Así, por ejemplo, sin tener en cuenta los decimales, la masa atómica del hidrógeno es 1; la del carbono es 12; la del nitrógeno, 14 y la del oxígeno, 16. Por tanto, la masa molecular del oxígeno (O2) será 32; la del nitrógeno (N2), 28; la del agua (H2O), 18; la del amoniaco (NH3), 17; la del dióxido de carbono (CO2), 44; y la del butano (C4H10), 58. La masa molecular se encuentra íntimamente relacionada con otro concepto importante: el mol. Un mol de una sustancia es una cantidad en gramos igual a su masa molecular. Si la masa molecular del butano es 58, un mol de butano son 58 gramos. La masa molecular del agua es 18; un mol de agua son 18 gramos. El dióxido de carbono tiene como masa molecular 44, por tanto, un mol de dióxido de carbono serán 44 gramos. ¿Para qué sirve? La fórmula nos indica qué elementos químicos componen una sustancia. En el caso de una descomposición de la misma, o reacción con otra sustancia, podemos saber, o al menos intuir, los nuevos productos resultantes. La combustión de un hidrocarburo, por ejemplo, no producirá óxidos de nitrógeno u otros compuestos nitrogenados porque el nitrógeno no interviene en su composición. Sin embargo sí los emitirá la combustión del amoniaco o la nitrocelulosa. El peso molecular resulta especialmente de interés cuando se trata con líquidos volátiles y gases para saber su capacidad de elevarse o asentarse en las zonas más bajas. Para ello basta compararlo con el peso molecular del aire seco, que es 29. Así, gases como el dióxido de carbono (peso molecular 44), o el butano (peso molecular 58), al ser más pesados que el aire, siempre tenderán a descender. Por el contrario, el metano (peso molecular 16), o el amoniaco (peso molecular 17) se dispersarán elevándose con facilidad. De igual manera, conociendo el peso molecular podemos calcular cuánto es un mol de la sustancia. En algunas unidades se utiliza en vez de la unidad de masa, como es el caso de la capacidad térmica, que puede venir expresa en J/mol (julios por mol).

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4. CALOR ESPECÍFICO Y CALOR LATENTE DE CAMBIO DE ESTADO Como hemos indicado en el apartado anterior, si queremos que un sólido se transforme en líquido, o un líquido en gas, habrá que aportarle una cantidad de energía para que su temperatura vaya aumentando hasta alcanzar un punto determinado. La cantidad de energía necesaria para modificar la temperatura depende de la cantidad de materia y del producto en cuestión, puesto que dicho valor es una constante exclusiva y característica para cada sustancia. Esta magnitud se conoce como calor específico, y se define como la cantidad de energía necesaria para que la unidad de masa de una sustancia determinada aumente su temperatura en un grado (Celsius o kelvin). La unidad en el Sistema Internacional (SI) es el J/(kg K) (julio por kilogramo kelvin), aunque todavía se puede ver en muchos textos en cal/(g ºC) (calorías por gramo grado centígrado). Si una vez alcanzada la temperatura de cambio de estado cesa el aporte energético, la sustancia se enfriará progresivamente hasta llegar a su estado inicial, y no se producirá ningún cambio físico. Para efectuar el cambio de fase es necesaria una cantidad “extra” de energía que se emplea única y exclusivamente en realizar dicho cambio. Al igual que ocurre con el calor específico, si la presión no varía, la cantidad de calor absorbida por unidad de materia, una vez que ya se ha alcanzado la temperatura de transformación correspondiente, es fija y característica de cada sustancia. En los cambios de estado regresivos se desprende la misma cantidad de calor. Esta cantidad de calor recibe el nombre de calor latente o calor de transformación, y se define como la energía que absorbe o cede la unidad de masa de una sustancia, que se encuentra a la temperatura de cambio de estado, para que se transforme totalmente de un estado a otro. Tradicionalmente se expresaba en cal/g (calorías por gramo), pero la unidad en el SI es el J/kg (julio por kilogramo).

SUSTANCIA Agua Cobre Etanol Mercurio Oro Plata Nitrógeno Oxígeno

CALOR ESPECÍFICO J/kg K 4180 386 2450 140 130 240 1032 911

cal/g ºC 1 0,09 0,59 0,03 0,03 0,06 0,25 0,22

CALOR FUSIÓN kJ/kg 333,5 205 109 11,3 62,8 105 25,7 13,8

LATENTE cal/g 80 49 26 2,7 15 25 6 3,3

CALOR LATENTE VAPORIZACIÓN kJ/kg cal/g 2257 540 4726 1130,6 879 210,3 296 70,8 1701 407 2323 555,7 199 47,6 213 51

Figura 10. Calor específico y calores de transformación de varias sustancias

¿Para qué sirve?

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El calor específico nos informa si una sustancia necesita más o menos energía para variar su temperatura, lo que puede extrapolarse, por ejemplo, como tiempo de exposición al fuego hasta alcanzar unos valores determinados. Ante dos sustancias, necesitará más energía aquella cuyo calor específico sea más elevado. Como puede observarse en la tabla número 4, el agua líquida presenta el calor específico más elevado de todas las sustancias. En forma de hielo, su calor específico se reduce prácticamente a la mitad.

5.

DENSIDAD ABSOLUTA Y DENSIDAD RELATIVA

La densidad es una magnitud que expresa la relación existente entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa. Viene determinada por la expresión ρ=m/V y la unidad en el SI es el kg/m3 (kilogramo por metro cúbico). Por tanto, también puede definirse como la masa (si se prefiere, el peso) de la unidad de volumen de una sustancia y, en esencia, nos informa de la cantidad de moléculas que contiene un determinado volumen; el grado de “compactación” de esa sustancia. No obstante, es una propiedad que sufre variaciones importantes con la temperatura: para una misma masa, un aumento de temperatura supone un aumento de volumen y, por consiguiente, una disminución de la densidad; por el contrario, una disminución de temperatura conlleva el efecto opuesto (como ya se apuntó, el agua es una excepción). La densidad relativa es la densidad de una sustancia expresada en relación a otra que se toma como referencia. Las sustancias referentes son el agua, para sólidos y líquidos, y el aire para los gases y vapores. Por tanto, la densidad relativa es un valor adimensional, es decir, no tiene unidad, porque simplemente expresa cuantas veces es mayor o menor que la densidad de la sustancia de referencia. Veamos algunos ejemplos: la densidad relativa del mercurio es 13,6, lo que indica que es más de trece veces superior a la del agua y, evidentemente, mucho más pesado. El dióxido de carbono presenta una densidad relativa de 1,5, lo que quiere decir que es una vez y media más denso que el aire. SUSTANCIA ÁCIDO SULFÚRICO METANO SULFURO DE HIDRÓGENO ALCOHOL ETÍLICO HIDRÓGENO BUTANO-N GASOLINA SULFURO DE CARBONO

DENSIDAD RELATIVA LÍQUIDO (AGUA=1) 1,7 0,42 0,92 0,8 0,07 0,6 0,7 1,2

DENSIDAD RELATIVA GAS (AIRE=1) 3,4 0,6 1,2 1,6 0,07 2,1 4 2,6

Figura 11. Densidades relativas de varias sustancias

¿Para qué sirve?

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La densidad es un indicativo inmediato del comportamiento de la sustancia en cuanto a su movimiento y dispersión. En las fichas y bases de datos de productos químicos puede aparecer la densidad absoluta o, lo que es más habitual, la densidad relativa respecto al agua y al aire. Estos valores nos dirán las pautas a seguir por el producto en uno y otro medio. Es importante contrastar ambos valores, especialmente cuando se trate de líquidos muy volátiles, porque las dos fases pueden tener comportamientos dispares. Un ejemplo: la gasolina es más ligera que el agua, pero sus vapores son casi cuatro veces más pesados que el aire, por lo que se asentarán en las zonas más bajas. Hay que advertir que los valores que aparecen en una ficha se refieren a igualdad de temperatura con el medio de referencia. Por tanto, las fugas de gases, especialmente licuados y criogenizados, aun cuando su densidad sea menor que la del aire, serán más pesados en los primeros momentos debido a la bajada brusca de la temperatura al expandirse. Sólo cuando se equilibren térmicamente con el entorno se comportarán de acuerdo con el valor leído.

6.

PRESIÓN Y PRESIÓN DE VAPOR

La magnitud que nos indica la relación existente entre una fuerza realizada y la superficie que la soporta se denomina presión. Se expresa mediante la ecuación P=F/S, y la unidad en el SI es el Pascal (Pa), que equivale a la fuerza de un newton aplicada sobre una superficie de un metro cuadrado. La presión es, posiblemente, la magnitud en la que más unidades se manejan de forma habitual: en los mapas meteorológicos la presión atmosférica suele expresarse en milibares (mbar); en los manómetros puede aparecer en bar o en kg/cm2 (atmósfera técnica-at-); en textos científicos aparecerá en Pascal; cuando se trata de pequeñas presiones se emplea el milímetro de mercurio (torr); e incluso, pueden encontrarse aparatos que midan en unidades PSI (sistema técnico inglés). Por este motivo, en la tabla 6 aparecen diferentes unidades de presión y la equivalencia entre ellas. Es oportuno advertir que de todas las unidades, el bar es la única aceptada para ser utilizada con el SI para satisfacer necesidades comerciales, legales y científicas, y debe definirse de acuerdo al SI cada vez que sea utilizada (1 bar=105 Pa).

1 Pascal (Pa) 1 bar 1 atmósfera técnica (at) = 1 kg/cm2 1 atmósfera física (atm) 1 torr = 1 mm Hg 1 PSI

Pa

bar

kg/cm2

atm

torr

PSI

1 100.000

0,00001 1

0,0000102 1,02

0,00000987 0,987

0,0075 750

0,00014 14,5

98.067

0,98067

1

0,9678

736

14,22

101.325

1,01325

1,033

1

760

14,7

133,32

0,00133

0,00136

0,00131

1

0,02

6.895

0,0689

0,07

0,06804

51,7

1

Figura 12. Unidades de presión y equivalencias

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A efectos prácticos, y siempre que no se requiera mucha precisión de cálculo, puede establecerse la siguiente igualdad: 1 at = 1 bar = 100 kPa = 760 torr = 14,7 PSI Temperatura (ºC)

mm Hg

kPa

bar

ACETONA CLORO SULFURO DE HIDRÓGENO METANOL GASOLINA PENTANO GASÓLEO BUTANO AGUA ESTIRENO

180 5100

24 680

0,24 6,8

14101

1880

18,8

97 175 436 2,5 1500 17,5 4,6

13 23,3 58,1 0,33 200 2,33 0,61

0,13 0,232 0,58 0,003 2 0,023 0,006

Por presión de vapor se entiende la presión que ejerce un vapor en equilibrio con el sólido o líquido que lo genera. Todos los líquidos tienden a evaporarse con más o menos facilidad, dependiendo del líquido que se trate (para ser exactos, también le sucede a los sólidos, aunque esta tendencia sea prácticamente nula en la inmensa mayoría).

Figura 13. Presión de vapor de algunas sustancias

Como puede observarse, la presión de vapor es una propiedad que varía considerablemente y de manera proporcional con la temperatura. En la figura 13 aparecen valores de presión de vapor para diversas sustancias. En líneas generales, suele expresarse en milímetros de mercurio (mm Hg), pero puede aparecer también en pascal, bar, o atmósferas, y mientras no se indique otra cosa, el valor siempre viene dado a temperatura ambiente normal (20º C). ¿Para qué sirve?

En realidad, la presión de vapor no es más que un indicativo de la capacidad de evaporación que tiene una sustancia. Los valores que podamos leer en bases de datos o fichas de seguridad son proporcionales a esa capacidad; un valor elevado indica mayor volatilidad que un valor bajo. Para hacer una comparación rápida, podemos tomar como referencia los 100 mm Hg = 13, 3 kPa = 0,13 bar. Una sustancia cuya presión de vapor esté por encima de este valor es muy volátil; si no llega a 10 mm Hg es muy poco volátil; y si está por encima de 500 mm Hg, su volatilidad es extrema. Si supera los 760 mm Hg se trata de una sustancia gaseosa. En función de la volatilidad del producto será su capacidad de dispersión, y determinará aspectos como las distancias de intervención, movimiento del vapor a zonas más bajas (en función de su densidad respecto al aire), mayor o menor facilidad para el taponamiento de una fuga, e incluso, la propia descontaminación, ya que para un producto muy volátil puede bastar con exponer al sol, o a una zona bien ventilada.

7.

SOLUBILIDAD

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La solubilidad se define como la máxima cantidad de una sustancia (llamada soluto) que se puede disolver en una determinada cantidad de otra (llamada disolvente) a una temperatura específica. La solubilidad de una sustancia en otra depende de diversos factores como la naturaleza del disolvente y del soluto, temperatura a la que se realiza el proceso, cantidad de disolvente y agitación mecánica. Habitualmente, se expresa en gramos por litro, aunque también puede hacerse en moles por litro, o en porcentaje de soluto, y debe reflejar la temperatura. Un ejemplo: el cloruro sódico tiene una solubilidad en agua de 38 g/100g, a 60º C. Si no aparece ningún dato sobre la misma, se entiende que es a temperatura ambiente normal (20º C). Se consideran solubles a aquellas sustancias que lo son en más de 10 gramos por litro; insolubles si no llegan al gramo por litro, y poco solubles si andan comprendidas entre 1 gramo y 10 gramos por litro. Como se ha apuntado, la temperatura afecta a la solubilidad de la mayoría de las sustancias, y como regla general, el aumento de temperatura favorece la solubilidad. En el caso de los gases, sucede todo lo contrario; la solubilidad de los gases en agua disminuye al aumentar la temperatura. ¿Para qué sirve? Para todos los efectos prácticos lo que nos interesa conocer es la solubilidad de la sustancia en agua, por ser el producto (disolvente) que podemos emplear en cantidad y de manera rápida. Vamos a plasmar tres casos en los que resulta muy interesante conocer la solubilidad de la sustancia: Los líquidos polares (alcoholes, cetonas, aldehídos,…) se disuelven, en general, bastante bien en agua. Si tenemos que cubrir un derrame con espuma, debe ser del tipo antialcohol, porque si usamos una convencional se degradará rápidamente. Ante una fuga de un gas que sea soluble en agua (por ejemplo, el amoniaco) puede ser una buena táctica emplear cortinas de agua para abatirla. A la hora de descontaminar personal y equipos, puede hacerse correctamente si el producto con el que han entrado en contacto es soluble en agua; si no es así, habrá que usar primero un disolvente apropiado y, posteriormente, agua para disolver éste.

8.

VISCOSIDAD

La viscosidad es una propiedad de los líquidos y gases, que sólo se pone de manifiesto cuando están en movimiento, que nos indica la resistencia de los mismos a fluir. Es un efecto que depende principalmente de las fuerzas de cohesión molecular; cuanto mayor sea la fuerza intermolecular de un líquido, más viscoso será. En los gases, puesto que se asemejan más a un fluido ideal, la viscosidad puede considerarse nula.

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La unidad para medir la viscosidad en el SI es el Pa s (pascal por segundo), pero es muy habitual expresarla en poise, unidad del sistema cegesimal que equivale a 1g/cm s (un gramo por centímetro segundo), siendo 1 cp (centipoise = 0,01 poise) la viscosidad del agua a 20º C, temperatura a la cual se expresa la viscosidad para todos los líquidos. Esto es así, porque la viscosidad sufre importantes variaciones con la temperatura, disminuyendo de forma ostensible cuando el líquido está más caliente. ¿Para qué sirve? Como puede observarse, la viscosidad es una resistencia al movimiento, por tanto, un indicativo de la movilidad de un líquido. Los líquidos viscosos tendrán poca movilidad en el suelo, tanto en horizontal, como a través del mismo, puesto que no filtrarán con facilidad. Los líquidos poco viscosos obrarán de manera opuesta. No debe confundirse esta propiedad de los líquidos con la densidad; los aceites son fluidos viscosos pero poco densos, mientras que el agua es un líquido de alta densidad y poco viscosa.

9.

TEMPERATURA CRÍTICA

Podemos conseguir la licuación de un gas mediante enfriamiento y/o compresión. Cuando reducimos la temperatura disminuimos la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, la distancia intermolecular. Al aplicarle presión conseguimos el mismo efecto, reducir el espacio entre moléculas y que éstas se mantengan unidas. Los procesos de licuefacción industrial suelen emplear una combinación de estos dos procedimientos. Sin embargo, todas las sustancias tienen una temperatura crítica (Tc), por encima de la cual la fase gaseosa no se puede licuar, con independencia de la presión que se aplique. También puede definirse como la temperatura más alta a la cual una sustancia puede existir en forma líquida. La presión que la sustancia alcanza a tal temperatura se denomina presión crítica (Pc) es la mínima presión que se debe aplicar para llevar a cabo la licuación a la temperatura crítica. Cuando una sustancia se encuentra por encima de la presión y temperatura críticas, se denomina fluido supercrítico. Aunque técnicamente se trata de un gas, sus propiedades se encuentran a medio camino entre los estados líquido y gaseoso.

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TEMPERATURA CRÍTICA (ºC) 132,4 144 32,2 181,8 -240 -82,5 -147 -118,4 96,7 100,4

SUSTANCIA AMONIACO CLORO ETANO FOSGENO HIDRÓGENO METANO NITRÓGENO OXÍGENO PROPANO SULFURO DE HIDRÓGENO

PRESIÓN CRÍTICA (atm) 112,5 76,1 48,2 56 12,8 45,8 33,5 50,1 42 88,9

Figura 14. Temperatura y presión críticas de algunas sustancias

¿Para qué sirve? La temperatura crítica nos va a indicar en qué forma se encuentra un gas en el interior de un recipiente, puesto que es una característica determinante para la licuación. Una sustancia con temperatura crítica extremadamente baja (como es el caso del hidrógeno) resulta muy difícil licuarla, por lo que estará comprimida (totalmente en fase gas a alta presión) o, si está licuada, será por criogenización (a temperatura próxima a su punto de ebullición y a baja presión). Sin embargo, en las sustancias con temperatura crítica elevada (como es el caso del cloro o el propano) la licuefacción puede realizarse fácilmente aumentando la presión a temperatura ambiente.

10.

ACIDEZ Y BASICIDAD. EL PH

Los ácidos y las bases o álcalis (del árabe al-qāli, nombre con el que se conocía la sosa), son dos tipos de compuestos químicamente antagónicos. Como regla general, los ácidos son sustancias que contienen un átomo de hidrógeno en su molécula, aunque pueden tener más de uno, y en disolución acuosa lo liberan en forma de ión hidrógeno positivo (H+). Algunos ejemplos son el ácido sulfúrico (H2SO4), el ácido nítrico (HNO3) o el ácido perclórico (HClO4). Tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (pigmento soluble en agua que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Por su parte, las bases son compuestos que en disolución acuosa liberan iones hidroxilo (OHˉ), como el hidróxido sódico (NaOH), el hidróxido potásico (KOH), o el hidróxido de calcio o cal apagada [Ca(OH)2]. Tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Siempre que [H+]=[OHˉ], se dice que la disolución es neutra. En una disolución ácida hay un exceso de iones H+, de modo que [H+]>[OHˉ]. En una disolución básica hay un exceso de iones hidróxido o hidroxilo, por lo que [H+] 10

1

> 30

2

> 60

3

> 120

4

> 240

5

> 480

6

Figura 5. Clasificación normalizada. Fuente EN 369 y 374

2.4. PENETRACIÓN. Se define como el flujo de líquidos a través de una superficie protectora a nivel no molecular. La normativa europea EN 374.2 ha establecido los métodos para medir el nivel de resistencia. 2.5. DEGRADACIÓN. La degradación se entiende como la desintegración y/o el desgaste de la superficie de un material como consecuencia de acciones ajenas, bien sean ambientales o no, y por el transcurso del tiempo.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Normalmente la degradación de los materiales puede observarse a simple vista, aunque esto a veces resulta difícil, teniendo entonces que recurrir a pruebas normalizadas de laboratorio. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS TRAJES DE PROTECCIÓN. La clasificación que se ofrece es la más genérica con la intención de englobar el mayor número de trajes. Para ello se ha establecido a nivel europeo una catalogación referente a trajes de protección química que va desde el 1 al 6, siendo el 1 la mayor protección y el 6 la menor. Tipo 1: Herméticos a productos químicos gaseosos o en forma de vapor. Cubren todo el cuerpo e incluyen guantes, botas y equipo de protección respiratoria. Se trata de trajes estancos, no transpirables pero con gran resistencia a la permeación. Responden al Standard europeo prEN 943-1 y prEN 943-2.

Tipo 2: Son similares a los anteriores, con la diferencia de que sus costuras no son estancas. Responden al Standard europeo prEN 943-1 y prEN 943-2.

Tipo 3: Con protección frente a líquidos en forma de chorro a presión. Al igual que los anteriores están construidos con materiales no transpirables pero con un alto grado de resistencia a la permeación. Responden al Standard europeo prEN 466.

Tipo 4: Con protección frente a líquidos en forma de spray. A diferencia de los anteriores, éstos pueden estar fabricados con materiales transpirables o no, pero un requisito indispensable es que tengan un alto grado de resistencia a la permeación. Responden al Standard europeo prEN 1512 y prEN 465.

Tipo 5: De protección contra partículas sólidas. Se trata de trajes construidos de material transpirable, y su nivel de prestación se mide por la resistencia que ofrecen a la penetración de las partículas sólidas. Responden al Standard europeo prEN 1398-2.

Tipo 6: Aquellos que ofrecen una protección contra pequeñas salpicaduras de productos líquidos. Al igual que

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS los anteriores, están construidos con material transpirable, y su nivel de efectividad está en función de la resistencia que ofrecen a la penetración de los líquidos. Responden al Standard europeo prEN 13034. Otra clasificación de los trajes se establece en función de su uso. Así, tenemos trajes de uso limitado y trajes reutilizables. Los trajes multiusos tienen mayor fortaleza y durabilidad y hay que descontaminarlos después de su utilización para una próxima intervención. Por el contrario, los trajes de uso limitado no hay que descontaminarlos, ya que se desechan después de una actuación. Pruebas obligatorias de las propiedades mecánicas de los materiales Resistencia a la abrasión EN 530 método 2 Resistencia a la flexión ISO 7854 método B Resistencia a la tracción EN ISO 13934-1 Resistencia a la perforación EN 863 Resistencia al encendido EN ISO 13274-4 método 3 Solidez de las costuras EN ISO 13935-2 Pruebas obligatorias de las propiedades de un material Resistencia a la permeación EN ISO 6529 Resistencia a la penetración y repulsión EN ISO 6530 Pruebas optativas Resistencia a la flexión a baja temperatura ISO 7854 método B Propiedades electrostáticas EN 1149-1:2006 y prEN 1149-5:2005 Propiedades contra los agentes infecciosos EN 14126 Resistencia a la penetración de agentes patógenos en sangre, con el bacteriógrafo Phi-X714 como En 14126 anexo A dispositivo de prueba Resistencia a la penetración de aerosoloes ISO/DIS 22611 biológicamente contaminados Resistencia a la penetración de polvos ISO/DIS 22612 biológicamente contaminados Figura 6. Distintos tipos de pruebas realizadas a los equipos. Fuente DUPONT

4. NIVELES DE PROTECCIÓN EN LOS S.E.I.S. Como ya se ha indicado, los niveles de protección van en función del tipo de sustancia a la que nos enfrentemos. Esta sustancia puede tener una o más de las características que la hacen denominarse como peligrosa, por ello, los trajes de protección deben ser lo más polivalentes posible. En cualquier caso, en los Servicios de Extinción de Incendios y Salvamento raramente se conoce el producto que se va a tratar hasta que se está “encima de él”, razón por la cual la protección a emplear en un primer momento debe ser máxima, nivel III. En ocasiones, esta situación hace que se peque por exceso de protección, pero, a no ser que se esté seguro de cuál es el producto con el que se está trabajando, se debe usar la máxima protección. “Más vale prevenir que curar”. Figura 7. Traje Nivel I

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Los niveles de protección empleados por los S.E.I.S. son los siguientes: NIVEL I: Compuesto por el equipo de intervención del bombero (chaquetón, cubrepantalón, casco, guantes y botas). En algunas ocasiones, dependiendo del producto, hay que añadir protección respiratoria, bien sea autónoma o no. Este equipo de protección no es estanco a líquidos ni a gases, ya que los líquidos se pueden quedar impregnados en el tejido del que está compuesto, normalmente nomex, y los gases pueden atravesar con facilidad la barrera protectora de la prenda. Este nivel de protección cuando se usa el equipo de protección respiratoria es suficiente para resolver un gran número de intervenciones.

NIVEL II: Compuesto por un traje antisalpicaduras, bien sea del tipo de protección 3, 4 ,5 ó 6. Normalmente este traje suele colocarse encima de ropa ligera de algodón o nomex (manga larga y pantalones largos). Después de una intervención en la que hay contacto con el producto, se desecha y se sustituye por otro nuevo. Se dice que son de uso limitado. Figura 8. Traje Nivel II

NIVEL III: Son aquellos trajes considerados estancos totales, del tipo 1, ofreciendo el mayor nivel de protección. Éstos pueden ser encapsulados o no, dependiendo del modelo. También pueden ser de uso limitado (se desechan después de una intervención) o reutilizables. Debajo de este traje no deben vestirse los trajes de nivel II, ni los de nivel I. Solamente se debe llevar ropa ligera preferiblemente de algodón (manga larga y pantalones largos).

Figura 9. Traje Nivel III

5. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRAJES DE NIVEL II.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Los trajes de nivel II son los conocidos como trajes antisalpicaduras, aunque también son usados para protección de sustancias sólidas e incluso partículas en suspensión. En las normas europeas preliminares prEN 943-1, prEN 943-2, EN 466, prEN 466-2 y prEN 1511 se especifican los métodos de prueba aplicables a las prendas de protección de uso limitado, a prueba de sustancias químicas de tipo 1, tipo 2 y tipo 3, a la vez que de determina el grado de eficacia de las diferentes propiedades de barrera del material. Su diseño se basa en un buzo en el que por lo general no están incluidas las protecciones de manos y pies. Estas protecciones son independientes del traje pero deben formar parte del equipo. A pesar de no ser un traje estanco, es aconsejable sellar todas las uniones mediante cinta americana o similar. Existen cintas específicas para sellamientos de materiales que van a ser expuestos a compuestos químicos. En la parte central disponen de una cremallera que va desde la parte inferior de la cintura hasta la altura del cuello.

Figura 10. Detalle de cremallera de modelo C13. Fuente: COVER UP

Algunos de estos trajes de nivel II también se pueden encontrar en modelos encapsulados; éstos ofrecen una mayor estanqueidad contra posibles agentes agresivos, aunque la resistencia sería la misma que el traje con el equipo de protección respiratoria en el exterior, siempre que se usen tejidos de las

mismas características Otros modelos, como es el caso del C13 de Respirex, disponen de trajes con cremallera en la parte trasera. La composición de los trajes Tyvek Protech F, prácticamente los más utilizados por los SEIS debido a su bajo coste y altas prestaciones, se realiza a base de una olefina 7 termosellada(12) comercializada por la casa DuPont. 1. 2.

Tyvek Polímero

1. 2. 3. 4.

Tychem C

Tyvek Polímero Película protectora Polímero

Tychem F

Figura 11. Detalle de construcción de trajes Tychem. Fuente DUPONT

Estos trajes ofrecen buena protección contra sustancias líquidas pero, por el contrario, ofrecen nula resistencia al fuego, de hecho se funden en 7

Olefina: Hidrocarburo consistente en una cadena de átomos de carbono e hidrógeno muy empleada en las industrias químicas y de plásticos.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS contacto con él, aproximadamente entre los 90 y 100 ºC. Este hecho plantea la utilización del traje de nivel I debajo del nivel II o, por el contrario, trabajar siempre con ropa que mejore el confort debido a la baja transpirabilidad de este tipo de trajes. Se podría establecer que cuando se trabaje con líquidos inflamables y la intervención sea por un corto espacio de tiempo, se debe usar el traje de nivel I debajo del nivel II, pero en el resto de los casos esto no resulta aconsejable, ya que el riesgo de sufrir una decaída por estrés térmico es muy alto. Estos tipos de trajes ofrecen una excelente resistencia a la tracción, pero hay que tener cuidado con determinados movimientos, ya que las costuras son bastante débiles en caso de someterlas a un esfuerzo mayor de lo normal. En lo que se refiere a la protección respiratoria, puede ser de filtro o de aire comprimido, pero en cualquier caso y, siempre que se use una máscara de pulpos, ésta debe quedar por debajo de la capucha, sellando posteriormente todas las uniones de la máscara al traje. A modo de ejemplo, se expone una tabla de tiempos de penetración para un determinado traje comercial

Agente Químico Acetona Acetonitrilo Ac. Clorhídrico 37% Tolueno Hidróxido Sódico Hexano Metanol

Tiempo de penetración (min) > 480 > 480

Ac. Nítrico 65% Ac. Sulfúrico 96% Disulfuro de carbono Dietilamina Amoniaco Cloro

> 480 > > > >

Agente Químico

480 480 480 240

Tiempo de penetración (min) > 480 > 480 > 480 > 480 > 480 > 480

Figura 12. Tiempos de penetración de algunos agentes químicos. Fuente: INDUTEX.

5.1 Componentes. Como se ha comentado, estos trajes se componen de una “funda” a la que hay que añadir una serie de complementos para su correcta utilización (botas, guantes y protección respiratoria). 5.1.1. Botas.

Las botas en este tipo de trajes son independientes. Los materiales más empleados son el PVC 8 y el nitrilo 9 , sobre todo cuando las botas están destinadas a trabajar en Figura 13. Botas de protección química. 8

PVC: Es un polímero plástico de cloruro de vinilo; ofrece buena resistencia al agua y a disoluciones, detergentes, bases y ácidos diluidos. Presenta una resistencia restringida frente a solventes orgánicos. 9 Nitrilo: Es un copolímero de acrilonitrilo y butadieno; tiene una excelente resistencia a aceites, combustibles y diferentes disolventes.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS presencia de líquidos agresivos. La ventaja principal de que la bota sea independiente es la mayor posibilidad de ser usado el traje por diferentes usuarios de distintas tallas.

El tamaño de la bota puede variar de unos modelos a otros, pero para los trajes de protección química son aconsejables las botas de caña alta. Una vez colocada la bota por debajo del traje, se debe sellar con cinta americana o similar la unión entre el extremo de la bota y el traje de protección. 5.1.2. Guantes. Los guantes de protección química más empleados con este tipo de trajes son fundamentalmente de PVC o nitrilo, aunque también se pueden usar otros como el cloropreno(2), vinilo, PVA10, etc. Al igual que sucedía con las botas, es importante sellar la unión del extremo del guante con el traje.

Figura 14.Guantes de protección química.

Estos guantes no se deben usar solos, sino que se tienen que complementar con unos guantes de algodón y unos guantes de látex. Los guantes de protección química siempre deben quedar por encima del traje de protección para posteriormente sellar mediante cinta americana o similar la unión del guante al traje. 6. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRAJES DE NIVEL III. Independientemente de las propiedades que ofrece el material del que están fabricados, los trajes de este nivel los podemos dividir en función de dónde llevan colocado el equipo de protección respiratoria. Así, tenemos: A. Trajes de protección química con el equipo de respiración autónoma (E.R.A) en el interior.

Figura 21. Trajes de nivel III. Fuente: TRELLEBORG, DRAEGER, MSA 10

PVA: Polímero plástico de alcohol de polivinilo; presenta una buena resistencia a productos orgánicos pero ofrece mala resistencia al aguay/o disoluciones acuosas.

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B. Trajes de protección química con el equipo de respiración autónoma (E.R.A) en el exterior.

Figura 22. Trajes de nivel III. Fuente: TRELLEBORG, DRAEGER, MSA

Las ventajas entre unos y otros estriban en factores tales como la maniobrabilidad durante las intervenciones, campo de visión, etc. No obstante, no sólo hay que mirar las ventajas durante el tiempo que dure la intervención, sino que también se debe tener en cuenta la fase de descontaminación, en la cual los trajes de nivel III con el equipo exterior plantean serios problemas para realizar una descontaminación adecuada.

Figura 23. Numeración en ambos lados del traje

Como norma general, estos trajes tienen una nula resistencia al fuego, a excepción de algunos como el HPS TE de Trelleborg, el Vautex Elite de MSA, el Team Master Pro de Draëger entre otros que cumplen la norma americana NFPA y tienen una breve resistencia al flash de llama. Los materiales empleados en este tipo de trajes están en función del grado de protección que se pretende dar al traje. Algunas casas comerciales han dado nombres propios a los materiales de fabricación. El Vitón 11 (caucho al flúor), uno de los materiales más usados en este tipo de trajes, es un material registrado por la casa comercial DuPont, pero es usado por otras casas comerciales para la fabricación de sus trajes. El Vitón también conocido como fluoroelastómero 12 , tiene una gran resistencia frente a productos químicos como solventes, derivados del petróleo, ácidos, etc., así como una baja permeabilidad a gases.

11

Vitón: ES un caucho fluorado con buena resistencia a gran variedad de productos químicos como aceites y solventes aromáticos y clorados. 12 Fluoroelastómero: Caucho fluorado que se caracteriza por sus propiedades de elasticidad y poca deformación

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Otro material empleado en la fabricación de este tipo de trajes es el Butilo13. Éste, al igual que los anteriores, se soporta sobre una fibra textil. Posee una excelente resistencia a la ruptura a la vez que una gran flexibilidad.

Prácticamente todos los trajes están basados en la superposición de capas de diferentes materiales sobre una base de poliamida14, de forma que cada una de esas capas de material ofrezca una protección determinada.

1. Barrera de poliéster 2. Cloropreno 3. Poliamida 4. Butyl 5. Vitón

Figura 24. Traje TrellChem HPS tipo TE

1. Poliamida 2. Capa de tejido portador 3. Himex 4.Capa a base de elastómeros

Figura 25. Traje Team Master Pro

Un factor que se debe tener en cuenta es el color de los trajes. Éste no depende del material con el que están construidos, ya que un color naranja puede indicarnos un traje de Vitón para una determinada casa comercial y ese mismo color es empleado para un traje de Butilo en otra casa comercial. De este modo se puede decir que trajes de un mismo color pueden ser de diferentes materiales para distintas casa comerciales. Por el contrario, para una misma casa comercial se distinguen cada tipo de traje en función del color, aunque a veces esto no se cumple. Un gran inconveniente de este tipo de trajes es el peso del mismo, ya que puede oscilar, dependiendo del modelo, entre los 2 Kg. y 4 Kg. A este peso se debe incluir el aportado por el equipo autónomo, ropa interior, casco, equipo de intercomunicación, etc. La vida útil de este tipo de trajes, llevando un mantenimiento adecuado recomendado por el fabricante, oscila entre 5 y 10 años dependiendo el modelo y de la casa que lo comercialice.

13

Butilo: Es un copolímero de isobuteno e isopreno; tiene poca resistencia a los aceites derivados del petróleo y gasolinas, sin embargo presenta buenos resultados frente a productos químicos corrosivos, aceites vegetales y algunas acetonas. 14 Poliamida: Materia constituida de un grupo de fibras sintéticas formadas por la combinación de un ácido y una amina.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Cuando se realiza una intervención con este tipo de trajes es muy importante la identificación de cada miembro del equipo y del traje que porta cada uno. Por ello se deben marcar los trajes con un número para poder llevar antes, durante y después de la intervención, un seguimiento del mismo. Para mejorar la comodidad cuando se porta un traje de éstos, algunos modelos existentes en el mercado disponen de cinturones ajustables en cintura. A modo de ejemplo, se muestra una tabla de tiempos para un traje de nivel III de la casa comercial Draeger.

Tabla de tiempos de penetración del traje Team Master Pro Agente Químico Acetona Acetonitrilo Hidracina liq. 1,2Dicloroetano Etilacetato Hexano Metanol Tolueno Octano

Tiempo de penetración (min) > 480 > 480 > 480 > 480 120 > 480 > 120 > 480 > 480

Agente Químico Ac. Nítrico 65% Ac. Sulfúrico 96% Sulfuro de carbono Tetrahidrofurano Amoniaco Cloro Cloruro de hidrógeno Hidróxido Sódico 40% Trietilamina

Tiempo de penetració n (min) > 480 > 480 > 480 > 480 > 480 > 480 > 480 > 480 > 480

Figura 26. Tabla de datos de permeación Team Master Pro. Fuente: Draëger

6.1. COMPONENTES. Estos trajes, generalmente, están compuestos de: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Botas. Guantes. Cremallera. Visor. Refrigeración. Toma de aire exterior. Protección para bajas temperaturas. Protección para altas temperaturas.

6.1.1. Botas. Las botas constituyen un elemento de protección fundamental en todo equipo de protección. Como se suele decir, la seguridad empieza por lo pies.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Se trata de botas que deben cumplir una doble misión: por un lado la de protección mecánica, y por otra la de protección contra agresivos químicos. Su fabricación se suele realizar a base de nitrilo o de policloruro de vinilo, siendo este último el más utilizado. Dependiendo de la marca comercial, las botas pueden estar incorporadas al traje mediante sistemas de termosellado, o bien pueden constituir un elemento aparte del traje, pero imprescindible. En este caso, el traje debe terminar en su parte inferior con un calcetín o polaina del mismo material que el traje y que le dé la estanqueidad necesaria. Cualquiera que sea el sistema de botas que lleve el traje en cuestión, es importante que el usuario lleve calcetines de algodón para empapar el sudor que se produzca. Este sistema de botas de protección hace que dividamos los trajes de nivel III en dos tipos: No Integrales: Se trata de aquellos trajes en los que las botas, al igual que los guantes, forman una parte independiente del traje pero indispensable para éste. Los trajes que disponen de este sistema de botas tienen la ventaja de poderse intercambiar entre diferentes usuarios que calcen distinto número de pie, siempre y cuando se dispongan de botas del número adecuado.

Calcetín interior

Bota exterior

Figura 27. Polaina traje Nivel III Fuente: TRELLEBORG

Cuando se coloca la bota, ésta debe quedar por debajo del pantalón, ya que si queda por encima existe un mayor riesgo de acumulación de producto agresivo dentro de la bota y por tanto un mayor peligro de rotura del mismo. Costuras termoselladas Si se diera este caso, durante la fase de descontaminación se debería retirar la bota y descontaminarla en su interior, además del Figura 28. Bota traje Nivel III Fuente: TRELLEBORG resto del traje. También se deben evitar los pliegues que se puedan formar cerca de las botas, ya que éstas a modo de bolsas retendrían el producto agresivo. Aunque estos trajes lleven calzas en sus pies, no se debe andar con ellas sobre el suelo o cualquier otro material, ya que se pondría en peligro la estanqueidad del traje. Siempre se deben usar las botas adecuadas. - Integrales: Se trata de aquellos otros trajes que forman un único conjunto, botas – traje –guantes.

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Este tipo de trajes tienen dos inconvenientes principales: por una parte, limitan el uso del traje al número de bota que éste lleve incorporado, quedando los usuarios con mayor talla sin posibilidad de usarlo; por otra parte, si se produce la rotura de una bota o de la junta de la misma con el resto del traje, hay que desecharlo momentáneamente de la intervención hasta que se lleve a reparar y cambiar la bota o la junta. Aunque aparentemente se puede pensar que este tipo de sistema da mayor estanqueidad al traje, se ha comprobado a nivel de laboratorio que para ambos tipos de trajes de nivel III, la estanqueidad es la misma. Como cualquier otra bota de bombero, las suelas están reforzadas en base y en puntera, además de estar diseñadas para evitar la acumulación de carga estática. 6.1.2. Guantes. Los guantes suelen construirse de un material similar o de características parecidas a las del traje, con la salvedad de que deben tener propiedades que mejoren la sensibilidad a la hora de trabajar. Los materiales más empleados son el vitón, butilo, combinación de ambos, nitrilo, cloropreno15, PVC. En aquellos trajes que están preparados para resistir el “flash de llama”, se suele dar a los guantes un retardante especial para el fuego durante su fabricación, constituido a base de cloropreno. Banda elástica Al igual que sucedía con las botas, los trajes se clasificarán de la misma manera en función del sistema de guantes que lleven. Así, tenemos:

No Integrales: En los que los guantes forman un complemento separado del traje pero indispensable. El traje está hecho a base de “piezas”.

Manga del traje

Guante

Figura 29. Guante traje Nivel III Fuente: TRELLEBORG

Hay que tener especial cuidado a la hora de colocar los guantes, ya que si se fuerza demasiado la manga, ésta puede llegar a romper la junta hermética que lleva.

15

Cloropreno: Normalmente conocido como neopreno; tiene una moderada resistencia a los aceites. Frente a cambios atmosféricos presenta buenas propiedades resistentes.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Una vez puesto el guante, se debe ajustar a la manga mediante una banda elástica que dará mayor seguridad y evitará que el guante se salga o se desplace de su sitio. Integrales: Aquellos otros trajes en los que los guantes están ya unidos al traje mediante costuras termoselladas. Los inconvenientes fundamentales son los mismos que se presentan con las botas, aunque aquí quizás el problema del tamaño de la mano es más acuciante, ya que si el guante está muy holgado se dificultan las intervenciones que requieren tareas manuales minuciosas. En caso de rotura, hay que desmontar el guante del traje en un taller especializado y cambiarlo por otro nuevo, circunstancia que no sucede con los trajes no integrales, que sí se puede sustituir in situ el guante por otro de las mismas características. En ambos casos, independientemente del tipo de traje que sea, se debe emplear una triple protección para las manos, compuesta de: Figura 30. Guante traje Nivel

III

Fuente: Autores

-

Un par de guantes de algodón. Un par de guantes de látex. Un par de guantes de protección química.

Los guantes de algodón tienen la función principal de absorber el sudor del usuario. Por su parte, los de látex tienen la doble función de dar mayor sujeción a los guantes de algodón uniéndolos a la sudadera “F1”, así como una protección en caso de una pequeña rotura en los guantes de protección química. Estos últimos son los que van a dar mayor protección al usuario ya que están constituidos por el material adecuado para hacer frente al producto objeto de la intervención.

Figura 31. Detalle de cremalleras en traje Team Master Pro

6.1.3. Cremallera. Una vez el bombero se encuentre dentro del traje, hay que proceder a su cierre para conseguir la estanqueidad deseada. Para ello, estos trajes disponen de una cremallera fabricada de una aleación especial para que no se vea atacada por los diferentes productos químicos.

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Figura 32. Detalle de solapa

En algunos trajes, la cremallera lleva una solapa sujeta con velcro o corchetes para evitar que el producto entre en contacto con ella, mientras que en otros llevan un sistema de juntas de material similar al del traje, que hacen que la cremallera se quede introducida en ellos sin que pueda ser atacada por el producto agresivo. Esta cremallera es unidireccional, sólo abre y cierra en un sentido, y puede estar colocada en la parte izquierda del traje, en la derecha, cruzada, e incluso en la parte posterior.

La cremallera tiene una longitud que variará en función del tipo de traje. Ésta suele situarse desde la altura de la bota hasta la cabeza para los trajes integrales, y desde la altura de la rodilla hasta la cabeza para los trajes no integrales. Normalmente la cremallera siempre va situada en la parte delantera del traje. Por un lado para que el usuario pueda comprobar en todo momento su Figura 33. Detalle estado (abierta o cerrada), y por otro para que él de cremallera mismo usuario pueda colaborar en las labores de descontaminación de la cremallera (levantando la solapa que la cubre). En los trajes de nivel III existen modelos en los que la cremallera puede estar situada en la parte posterior del traje. Esta cremallera debe ser limpiada de producto tóxico cuando se lleven a cabo las labores de descontaminación, ya que debajo de la solapa protectora puede haberse acumulado producto. El tirador de la cremallera es de unas dimensiones adecuadas, de forma que un ayudante pueda abrirla con facilidad, bien lleve guantes puestos o no. Para una mejor conservación conviene untar las cremalleras con vaselina, al menos cada seis meses. Es importante el lado en el que se encuentra situada la cremallera, ya que si seguimos el protocolo establecido de vestimenta con trajes de protección química, hay que empezar a vestirse introduciendo la pierna contraria al lado donde se encuentre la cremallera ubicada.

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Figura 34. Disposición de cremalleras en los trajes de nivel III. Fuente: TRELLEBORG, MSA

6.1.4. Visor. Cuando hablamos de visor, nos referimos siempre a equipos de protección química de nivel III, bien sea con el equipo de aire interior o exterior, si bien es cierto que en estos últimos es menos común, ya que suelen disponer de un capuz que se fija a la cabeza y sobre el que se coloca la máscara. El visor panorámico varía de unos trajes y de unas marcas a otras. Puede ser de forma cuadrada u ovalada, pero en todos los casos lo que se pretende es mejorar las condiciones de visibilidad del usuario dentro del traje, que ya de por sí se ven dificultadas con el uso de la máscara del equipo autónomo.

Figura 35. Visor empañado

Está construido a base de una lámina de policloruro de vinilo (PVC), policarbonato o polimetil metacrilato transparente de unos 2 a 5 mm de espesor según el modelo. Aquellos equipos que cuentan con sistema de refrigeración interior disponen de una salida de aire fresco en la zona del visor, de forma que se evite el empañamiento de la pantalla. Aquellos que no disponen de este sistema se puede evitar, en parte, el empañamiento del visor untándolo con jabón, tipo “fairy”, diluido en agua. La pantalla del visor se fija al traje mediante un sistema de termosellado, de forma que se mantenga la estanqueidad del traje y mantenga a éste como una única pieza. Hay que tener un cuidado especial en no rayar el visor, ya que unido al vaho que se genera durante la intervención, provocaría que disminuya de forma considerable la visibilidad del usuario.

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Figura 36. Diferentes tipos de visor en trajes de nivel III. Fuente: TRELLEBORG, MSA

En aquellos trajes en los que el equipo de protección respiratoria está colocado en el exterior y no exista un visor como en los casos anteriores, debe existir una unión perfecta entre la máscara del ERA y el traje. Para ello, existe una goma elástica de aproximadamente 4 cm que se acopla alrededor Banda de la cara del usuario y sobre la cual se coloca la máscara. Hay que indicar que si cuando se emplean los equipos NBQ, en un sentido general, se recomienda el empleo de máscaras de pulpos, en estos trajes es todavía más conveniente hacer hincapié en esto, ya que dan mayor estabilidad al capuz y a su sistema de Figura 37. Traje sellado. Trellchem HPS Fuente: TRELLEBORG

En el mercado existen trajes de nivel III que llevan incorporado el capuz con una máscara fija a la que sólo hay que engancharle el pulmoautomático, es el caso del modelo Vautex Elite 3S de MSA, o el 4006 RR de ISOTEMP. 6.1.5 Refrigeración. En aquellos casos en los que la temperatura del interior del traje se ve aumentada por efecto del sudor y de la humedad de la respiración, se hace necesario la instalación de un sistema de canalizaciones de aire fresco procedente del equipo autónomo, de forma que el aire caliente y húmedo se expulse al exterior y sea sustituido por aire fresco y seco. Estos conductos pueden instalarse en trajes con el equipo de aire en el exterior o en los encapsulados, siendo más común encontrarlos en estos últimos. Figura 38. Sistema de refrigeración. Fuente: TRELLEBORG

Las canalizaciones de aire fresco suelen estar colocadas en las extremidades (brazos y piernas), así como en la zona del visor para evitar el empañamiento del mismo. En cambio, las válvulas de exhalación se suelen colocar en la parte posterior de la cabeza para los trajes con el equipo de

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS protección respiratoria en el interior, y a la altura del pecho para los trajes con el equipo de protección respiratoria en el exterior. La refrigeración del traje se consigue por medio de unas válvulas de aireación que se activan a voluntad del usuario, variando los caudales entre 3 y 120 litros por minuto dependiendo del modelo y de si llevan o no conexión de aire exterior. Este tipo de refrigeración, además de crear un mejor confort en el interior del traje, genera un incremento de presión Figura 39. válvula de en el interior del mismo. De esta forma se aumenta exhalación la seguridad del equipo, ya que en el caso de un pequeño pinchazo el aire del interior tendería a salir, evitando así la entrada de cualquier producto tóxico en el interior del traje. Cuando la presión en el interior del traje excede el valor establecido, aproximadamente 2,2 bar, las válvulas de exhalación empiezan a funcionar liberando aire del interior del traje. El aumento de presión dentro del traje producido por la inyección del aire fresco provoca un mayor volumen del mismo, lo que a veces resulta incómodo para desempeñar algunas acciones, como puede ser atravesar zonas de espacio limitado. En estos casos, podemos disminuir el volumen del traje por medio de la expulsión del aire excedente, operación que se realiza de forma sencilla agachándose y abrazándose uno mismo.

Figura 40. Detalle de válvula SU 30i Fuente: DRAEGER

Figura 41.Válvula de regulación Trellchem. Fuente: TRELLEBORG

6.1.6 Toma de aire exterior. Las intervenciones NBQ en ocasiones requieren más tiempo del deseado, por lo que resulta necesario disponer de sistemas de aporte de aire mediante una fuente de alimentación externa al equipo autónomo que porta el usuario. Esta fuente de alimentación se consigue gracias a un narguil que se conecta a la toma de aire exterior que lleva el traje.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Hay que indicar que no todos los trajes de protección de nivel III llevan este tipo de válvulas, aunque en la mayoría se les puede añadir con posterioridad a su adquisición, siempre y cuando esta operación sea realizada por personal especializado. Existen en el mercado válvulas diseñadas de forma que puedan realizar al mismo tiempo las labores de ventilación y de conexión de aire exterior. Simplemente con girar una rosca y cambiar el rango de actuación de 2-30 lpm o de 30 – 100 lpm, se consigue el efecto deseado. Figura 42. Válvula de conexión al narguil. Fuente: TRELLEBORG

Cuando se produce el cambio de suministro de aire de la línea exterior al equipo autónomo, ésta se hace de forma automática, sin ninguna operación intermedia del usuario. Del mismo modo, la operación contraria sucede de forma similar. En el primero de los casos, cuando se interrumpe el suministro de aire exterior, se activa la alarma acústica incorporada a la válvula de conexión de aire exterior, conociendo así el usuario que a partir de ese momento sólo cuenta con el aire de su equipo de protección respiratoria. Un narguil consta de un pequeño carro en el que se han dispuesto varias botellas de aire comprimido, normalmente similares a las que se portan en los equipos de protección respiratoria. Dado que estas botellas no van conectadas al manorreductor de la espaldera del usuario, disponen de un manorreductor propio instalado en el carro del narguil, de forma que la presión de salida sea de 7 bar. Asimismo disponen de un avisador acústico de reserva de aire que se activa cuando éste alcanza valores de 60 bar. Para conseguir una mayor comodidad en el trabajo, disponen de unas devanaderas que permiten realizar intervenciones a una cierta distancia de donde se encuentra colocado el narguil. Al igual que cualquier otro equipo de protección respiratoria, el narguil debe cumplir con la normativa de ser usado con máscara y pulmoautomático homologado en su conjunto. Disponer de una conexión de aire exterior permite, a parte de un mayor tiempo de intervención, una mayor refrigeración en el interior del traje, pudiendo llegar a caudales de 100 ó 120 litros por minuto, de forma que el riesgo de estrés térmico se reduce.

6.2. PROTECCIÓN PARA BAJAS TEMPERATURAS.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS En aquellas ocasiones en las que el producto involucrado sean gases licuados criogénicos16 puede ser necesario emplear una protección adicional para bajas temperaturas, de forma que se evite el riesgo de quemadura del traje por frío o una posible rotura, ya que éste se puede cuartear. La temperatura a partir de la cual se emplea este tipo de protección es – 40ºC.

Figura 43. Traje de protección criogénica Trelleborg

Esta protección criogénica se basa en una funda compuesta de un tejido revestido con caucho de silicona que se coloca por encima del traje de protección química. En cualquier caso, y como norma general, el contacto con el producto debe ser el menor posible.

6.3. PROTECCIÓN TEMPERATURAS.

PARA

ALTAS

Al igual que existe una protección para intervenir cuando las temperaturas del producto implicado son consideradas como criogénicas, existe también una protección para intervenir con altas temperaturas. No se debe olvidar que estos trajes de nivel III no soportan las altas temperaturas, de hecho, la gran mayoría funden a temperaturas superiores a los 70 – 90 ºC. Se trata de un traje aluminizado, de peso reducido y que sirve como complemento de los anteriores.

Figura 44. Traje de protección térmica “Reflector” de Kappler

6.4. MANTENIMIENTO Y CUIDADOS. El mantenimiento de los trajes es un aspecto fundamental que hay que vigilar antes, durante y después de una intervención. Ante cualquier mínimo indicio de un estado defectuoso del mismo, se debe desechar de su uso momentáneo, enviándolo posteriormente a un servicio especializado para su revisión. Básicamente el mantenimiento que deben darle los S.E.I.S. durante su almacenamiento en el parque es evitar que éste coja suciedad, sea expuesto al sol, humedad, productos agresivos, etc. Las válvulas de refrigeración, así como sus canalizaciones por el interior del traje, uniones y juntas de botas, guantes y visor, deben ser inspeccionadas con periodicidad. El Servicio está autorizado para proceder a cualquier tipo de reparación y mantenimiento de los trajes, con excepción de la reparación o 16

Criogénico: Hace referencia a gases licuados, refrigerados que tiene un punto de ebullición mucho mas frío que -90ºC a presión atmosférica.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS cambio del visor y de la cremallera. Un almacenamiento correcto es aquél en el que los trajes permanecen lo más extendidos posibles, de forma que no existan demasiados pliegues que, en el caso de un uso infrecuente, pueden llegar a cuartear el traje por el simple hecho del paso del tiempo. Una buena forma de almacenamiento sería el empleo de unas perchas a modo de paraban en el que el traje es colgado de las botas dentro de un sudario, de esta forma se evita que la suciedad esté en contacto directo con el traje. Las dimensiones de las perchas serían de 2.2 m. de alto, por 1.8 m. de largo, de tal manera que se permite la colocación de cuatro trajes de forma

Figura 51. Almacenamiento de trajes de nivel III.

alternativa. En la parte inferior se ponen unas barras protectoras o una rejilla de acero inoxidable que, aparte de dar mayor estabilidad a la estructura y evitar que el traje sea arrastrado por el suelo cada vez que se mueva la percha, disminuye el peso que soporta la unión termosellada de la bota con el traje. Este sistema sólo puede ser usado para aquellos trajes que llevan las botas incorporadas. Otro sistema de almacenamiento puede ser colgar los trajes en una percha, similar a la mencionada con anterioridad, doblados a la altura de la rodilla e incluso a la altura de la cintura. En estos casos se debe cambiar la posición del traje periódicamente para evitar que se cuarteen siempre por la zona por la que son colgados. En este caso también se debe emplear un sudario o funda que lo proteja de agresiones externas. Después de realizar una intervención, el traje debe ser depositado en una bolsa identificada con el número de traje y el producto al que ha sido expuesto. Esto se lleva a cabo con el fin de hacerle una descontaminación más exhaustiva y una posterior revisión minuciosa. En aquellos trajes no integrales se debe incluir dentro de la bolsa las botas, los guantes y las

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS bandas de sujeción de los guantes. Periódicamente y, según especificaciones de cada fabricante, se deben realizar pruebas de estanqueidad, permeabilidad, degradación, etc. Después de cada intervención, se debería rellenar una ficha para cada traje que ha estado en contacto con productos agresivos. Un modelo de ficha podría ser el siguiente: Figura 52. Detalle de rotura

FICHAS SOBRE ACCIDENTE CON MATERIAS PELIGROSAS

IDENTIFICACIÓN DEL S.E.I.S. Nombre del Servicio:

Fecha:

Persona de contacto: Número de contacto:

Fax de contacto:

¿Está contratado el control, mantenimiento y reparación de los trajes con el fabricante?

CARACTERÍSTICAS DEL SINIESTRO Nº Parte de intervención: Breve descripción del siniestro:

Condiciones climáticas:

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

PRODUCTOS QUÍMICOS IMPLICADOS Nombre producto

del

Cantidad

Nº ONU

Sólido/Líquido/Gas

A B C D E F Propietario/Responsable/Transportista químicos:

Número de teléfono:

de

los

productos

Número de Fax:

Información adicional:

DETALLES DEL TRAJE Nº de traje:

Tip o de traje (nivel):

icante traje:

Fabr del

Tiempo permanencia en caliente:

la

de zona

Nombre del portador del traje: Descripción breve de las labores desarrolladas en la zona caliente:

¿Qué productos han estado en contacto con el traje? A

B

C

D

E

Todos Extensión aproximada de la contaminación (usar el gráfico)

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F

RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS DESCONTAMINACIÓN INICIAL ¿Se ha lavado el traje en una ducha de descontaminación? ¿Se ha lavado el traje por algún otro método? ¿cómo? ¿Se ha utilizado algún tipo de detergente? ¿cuál? ¿Se ha utilizado cualquier otro tipo de agente de limpieza? ¿cuál?

ANVERSO

REVERSO

Indicar numeración del traje

Figura 53. Numeración de traje

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

7. RIESGOS EN LA UTILIZACIÓN DE LOS TRAJES. Cuando los bomberos usan trajes de protección química se está trabajando en un ambiente en el que no se está acostumbrado, y por lo tanto el cuerpo humano tiene que percibirlo de alguna manera. Los fabricantes diseñan sus trajes para que estas sensaciones extrañas sean las mínimas posibles, pero aun así existen factores negativos que van a influir en el comportamiento humano durante una intervención. Los factores negativos más importantes a destacar son: -

Ambiente de bochorno, producido cuando la temperatura y la humedad relativa del aire son demasiado elevadas. El empleo de sistemas de refrigeración hace que la sensación de bochorno disminuya. A pesar de usar conexión a narguil, que puede proporcionar un flujo de aire de 100 lpm, el ambiente en el interior del traje resulta incómodo después de un corto periodo de tiempo.

-

Exceso de peso, producido cuando se aumentan los niveles de protección, a los que hay que añadir las herramientas de trabajo, equipo de radio, etc. Esto provoca que se pase de 4 Kg. a unos 20 Kg., dependiendo del tipo de equipo de protección respiratoria empleado, modelo de casco, etc.

-

Limitación de los sentidos. La vista, el olfato, el oído, etc. se reducen considerablemente con el empelo de estos equipos. Para mejorar la visibilidad a través del visor y de la máscara del equipo autónomo, se pueden frotar éstas con jabón líquido, de forma que se reduzca la posibilidad de empañamiento debido a la condensación de vapor de agua procedente de la respiración.

En el caso de usar trajes de protección química que carecen de ventilación, se puede sufrir el fenómeno de la hipertermia, ya que el aumento del metabolismo energético es notable. Este fenómeno puede dar lugar a alteraciones de la circulación sanguínea, malestares y mareos, llegando incluso a producir una termoplejia si la temperatura del cuerpo excede los 40 ºC. Para prevenir estos posibles factores negativos se debe controlar el tiempo que dura la intervención, ropa que se debe llevar puesta debajo del traje, etc., así como tener en cuenta las condiciones ambientales (temperatura y humedad).

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ATMÓSFERAS TÓXICAS 1.

DEFINICIÓN

Se puede definir un tóxico como todo aquel elemento o compuesto químico que, absorbido, introducido y metabolizado en el medio interno es capaz de producir lesiones en los aparatos y sistemas orgánicos pudiendo incluso provocar la muerte. De esta forma, se diferencia de otros elementos o compuestos químicos, como por ejemplo los ácidos o bases, que causan efectos cáusticos sobre los tejidos (quemaduras) pero no tienen acción tóxica sobre el medio interno. Estas sustancias están clasificadas según el ADR dentro de la clase 6, concretamente en el apartado 6.1. Su pictograma característico se corresponde con una calavera insertada en un rombo con fondo blanco. En el caso del almacenamiento de este tipo de sustancias, se ha de indicar el riesgo correspondiente con los pictogramas establecidos en el reglamento de envasado y etiquetado de sustancias químicas.

Figura 1. Pictogramas correspondientes al transporte y envasado

2.

INDICES DE TOXICIDAD

Los índices utilizados a nivel nacional en el ámbito laboral sobre las sustancias tóxicas: VLA-ED: Es la concentración media del agente químico medida de forma ponderada con respecto al tiempo para una jornada laboral y referida a un tiempo estándar de 8 horas diarias. Para calcular si las condiciones ambientales son permisibles o no, hay que recurrir al cálculo de las diferentes exposiciones durante la jornada laboral y compararlo con el valor correspondiente del VLA-ED.

ED 

C t

exp

8horas

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS VLA-EC: Es la concentración media del agente químico medida para cualquier periodo de 15 minutos a lo largo de la jornada laboral (excepto para aquellas sustancias que se especifique un periodo de referencia menor). En este caso, para calcular las condiciones ambientales se realiza el mismo procedimiento que en el ejemplo anterior, salvo que ahora el valor del VLA-EC, al ser un valor techo, no se puede sobrepasar en ningún momento.

ED 

C t

exp

15 min utos

Los tiempos de exposición que se han de tomar para aplicar correctamente la fórmula han de ser de 15 minutos. VLB (valor límite biológico): Se trata de un parámetro que hace referencia a los niveles más probables de los Indicadores Biológicos en trabajadores sanos sometidos a una exposición global a agentes químicos equivalente, en términos de dosis absorbida, a una exposición exclusivamente por inhalación del orden del VLA-ED. La razón por la que se toman estos valores de VLB es debido a que existen determinadas relaciones entre la exposición a un agente químico y la aparición de un indicador biológico, como puede ser la creatinina, que es detectada mediante el correspondiente análisis de sangre o de orina. Tomar estos valores puede servirnos para establecer una relación entre la intensidad de la exposición y el efecto que produce en la salud a través del estudio del parámetro biológico. Un ejemplo de indicador biológico para el caso del Tolueno es el oCresol detectado en la orina y que tiene un valor de 0,5 mg/m3. IPVS: El límite IPVS representa la concentración máxima expresada en ppm o en mg/m3 a la cual, en caso de fallo o inexistencia de equipo respiratorio, se podría escapar en un plazo de 30 minutos sin experimentar síntomas graves ni efectos irreversibles para la salud. DL50: Es la dosis, expresada en miligramos de tóxico por kilogramo de peso del ejemplar, que administrada de una vez por vía oral a un grupo concreto de animales produce la muerte del 50% de los mismos en un período de 14 días tras el tratamiento. CL50: Es la concentración del tóxico en aire que al ser inhalada durante un período de 4 horas produce el fallecimiento del 50% de los animales, en un período de 14 días tras el tratamiento. 3.

CLASIFICACIÓN DE LOS TOXICOS

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Las sustancias tóxicas pueden clasificarse de acuerdo a varios criterios: SEGÚN LA CONCENTRACIÓN Y TIEMPO DE EXPOSICIÓN

-

-

-

Toxicidad Aguda: Exposición en elevada concentración y de corta duración. Este tipo de toxicidad es la producida por un accidente. Toxicidad crónica: Exposición en baja concentración y de larga duración. Este tipo de toxicidad es la propia de las enfermedades profesionales. Toxicidad Subaguda: Es una situación intermedia entre las anteriores.

SEGÚN SU VÍA DE ENTRADA EN EL ORGANISMO Pueden ser a través de vía oral, pulmonar, cutánea y mucosa. A nivel general, las principales vías de entrada son la respiratoria (por inhalación) y la cutánea (por la piel). Pero además, una sustancia puede penetrar por vía digestiva al ser inhalada y posteriormente deglutida (por el paso de los pulmones a la faringe). En nuestro caso, son básicamente las dos primeras las que más nos han de preocupar cuando intervengamos en un accidente con presencia de sustancias peligrosas. Los tóxicos que penetran por vía oral son difíciles de valorar porque tienen un tránsito intestinal muy rápido, siendo éste mas rápido cuanto mas liposoluble sea la sustancia. En este caso, el hígado puede actuar como elemento de “freno”. La vía respiratoria es la principal forma de toxicidad para el caso de gases, vapores, humos, nieblas y polvo. La entrada de tóxicos a través de la piel (vía cutánea) es otra vía muy común por tener la necesidad, en muchas ocasiones, de tener que entrar en contacto con los productos.

SEGÚN LOS EFECTOS QUE PROVOCA En función de la acción que tiene estas sustancias sobre el organismo, las podemos clasificar como:

-

Tóxicos Irritantes: Actúan sobre los tejidos que se ponen en contacto.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS o o o

Del tracto respiratorio superior: Ácidos, álcalis, aldehídos Del tracto respiratorio general: Halógenos, ozono, dióxido de azufre Del tejido pulmonar: Dióxido de nitrógeno, fosgeno, hidrocarburos aromáticos

-

Tóxicos asfixiantes: Aquel producto que de forma mecánica o química afecta al sistema respiratorio. o Simples: Nitrógeno, hidrógeno, gases nobles, dióxido de carbono. o Químicos: Monóxido de carbono, ac. cianhídrico

-

Tóxicos anestésicos y narcóticos: Depresores del sistema central. Se encuentra aquí la gran mayoría de los hidrocarburos, alcoholes, ésteres, etc.

-

Tóxicos pulmonares: Se van a quedar en el tejido pulmonar, suelen conducir a fibrosis pulmonar, parálisis de sistema respiratorio (ejemplos.- Sílice, asbestos, carbón, polen, etc)

-

Dermatóxicos: Poseen una (ejemplos.- ácidos, álcalis, etc)

-

Tóxicos Diana: o Tóxicos hepáticos: tetracloruro de carbono o Tóxicos Renales: Cadmio, Plomo o Tóxicos depresores del sistema nervioso central: Alcohol metílico

-

Mutagénicos, teratogénicos y cancerígenos o Mutagénicos: Se producen cambios en el material genético hereditario; no actúan sobre el individuo, sino sobre sus descendientes. o Teratogénicos: Actúan sobre la mujer y pasan al feto. o Cancerígenos: Crean un tumor maligno transformando el ADN y no siguen reglas preestablecidas en el crecimiento.

acción

localizada

sobre

la

SEGÚN ELEMENTOS QUÍMICOS, GRUPOS FUNCIONALES COMPUESTOS DEFINIDOS CAUSANTES DE LA TOXICIDAD

piel

O

- Elementos químicos: Compuestos de Arsénico, Bario, Berilio, Cadmio, Cobre, Cromo, Fósforo, Manganeso, Mercurio, Níquel, Plomo, etc. - Grupos Funcionales: Compuestos con grupos aldehído, amido, amino, carboxilo, éster, éter, isocianato, nitrilo, nitro, etc. - Compuestos definidos: Ácido nítrico, cloroformo, dióxido de azufre, fenol, fosgeno, monóxido de carbono, sílice, etc. 4.

ACCIÓN DE LAS SUSTANCIAS TÓXICAS

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

Para que una sustancia ejerza su acción en el medio interno debe ser absorbida, para lo cual tiene que ser soluble en agua, grasas, o sus disolventes. Por otra parte, la toxicidad está en relación con la reactividad de una sustancia, y ésta depende de su estructura química. Asimismo, la tensión de vapor y la constante de ionización condicionan la toxicidad.

Otros factores que intervienen sobre la toxicidad pueden ser tanto antrópicos (edad, el sexo, diferencias genéticas, peso, condiciones metabólicas de reposo, etc.) como factores ambientales (temperatura, presión, humedad, etc.). Una vez que el tóxico se encuentra dentro del organismo se va a distribuir por él en base a sus propiedades físico-químicas y toxicológicas produciendo efectos dañinos a nivel general o en órganos concretos. Después de la metabolización en el organismo, será eliminado principalmente por vía renal. Los tóxicos se pueden presentar de forma aislada o combinada con otros; si el efecto del tóxico no se ve modificado por la presencia de otro se dice que tienen efectos independientes. La acción simultánea de varios tóxicos puede, excepcionalmente, potenciar o inhibir los efectos que producirán actuando aisladamente. De la interacción de dos tóxicos puede surgir una modificación cuantitativa del uno sobre el otro, bien sea aumentando su efecto, lo que se denomina sinergismo, o bien sea disminuyéndolo, lo que se conoce como antagonismo. En el caso de que el efecto producido sea mayor que la suma de sus efectos individuales, se tratará de un sinergismo de suma o aditivo, también conocido efecto aditivo. 5.

NUBES TÓXICAS

Se puede definir una nube, referida a sustancias químicas, como la concentración en el aire de un volumen de sustancia química procedente de una fuga o vertido y que se desplaza en función de las propiedades meteorológicas, orográficas y en base a sus propiedades fisicoquímicas. Los fenómenos que se pueden producir en estos casos son lo que se muestran en la figura. El hecho de que se produzcan unos u otros van a depender de factores tanto intrínsecos a la sustancia como ambientales o meteorológicos.

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Intercambio de calor Por convección y radiación

Entrada de aire de la atmósfera

Reacciones químicas

vapor aerosol

Procesos de condensación Y evaporación

Adsorción sobre el terreno Evaporación

Flujo convectivo superficial

Flujo de calor desde el terreno

Figura 2. Fenómenos producidos durante una fuga

Una característica de las nubes de sustancias tóxicas, pero extensible a todo tipo de nubes formadas por productos químicos es que se pueden diferenciar dos zonas en función de la concentración de producto. Así, a pesar de que toda la nube se encuentre en el aire, el contorno de la misma presentará una concentración menor que el interior de la misma. Esto es debido a que en el contorno se están produciendo reacciones de difusión y mezcla con el aire. 5.1. NUBES INSTANTÁNEAS Son las conocidas como fugas tipo bocanadas o “puff” en las que se produce un escape instantáneo de producto, que se encuentra sometido a presión, bien licuado o disuelto a presión. Su dispersión en el aire va a depender mucho, no sólo de factores meteorológicos, sino de su densidad respecto al aire, de modo que si son más densas tenderán a caer después de la emisión y a medida que se mezclan con el aire durante su desplazamiento tomarán valores menores de densidad hasta que se produzca su total disipación. En la figura se muestra la evolución de una nube a lo largo del tiempo en donde a tiempo cero predomina la energía cinética y/o térmica inicial de la propia fuga debido a la presión de almacenamiento. En este caso, una vez se ha producido la fuga y transcurrido un tiempo, el lugar donde se ha producido la emisión se podría considerar como zona segura ya que el contaminante se ha desplazado del lugar.

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Emisión a t = 0

Dispersión a t = 1

Dispersión a t = 2

Dispersión a t = 3

Dispersión a t = 4

En el caso de que la nube sea menos densa que el aire, se dispersará de forma inmediata sin seguir una evolución a ras de suelo. En este caso se comportará como el estadio inicial o el final del caso anterior. 5.2. NUBES SEMICONTÍNUAS/CONTÍNUAS A diferencia del caso anterior, aquí se tiene una fuga duradera a lo largo del tiempo y, si tomamos el mismo ejemplo de una sustancia con densidad mayor que la del aire el Emisión a t = 0 Dispersión a t = 1 Dispersión a t = 2 Dispersión a t = 3 Dispersión a t = 4 perfil de evolución a lo largo del tiempo será el mismo, con la diferencia de que hasta que no se elimine la fuente de emisión no podemos considerar el lugar del foco Figura 4. Evolución de una nube contínua/semicontínua como libre de contaminante. Este tipo de emisión también puede producirse en el caso de que el producto se encuentre almacenado en estado líquido y al verterse al exterior forme un charco; es éste el que dependiendo de la presión de vapor de la sustancia puede emanar más o menos vapores produciendo así una nube. Un caso característico de esto se da en el almacenamiento de GLP´s.

©Miguel Albaladejo Pomares, Jesús Belmonte Pérez y José Antonio Marín Ayala - 158 -

RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Conocer el movimiento de las nubes tóxicas (o inflamables) es de suma importancia para poder decidir la colocación de los medios de intervención, puesto de mando, zona de descontaminación y acceso al propio incidente. Con estos datos, el mando de la intervención puede evaluar una posible evacuación, confinamiento, etc., de poblaciones cercanas o alguna protección especial a tomar de algún bien a proteger. 5.3. PARÁMETROS QUE AFECTAN AL MOVIMIENTO DE LAS NUBES. Las nubes formadas por la emisión de productos tóxicos se van a comportar de un modo u otro dependiendo de determinados parámetros que vamos a resumirlos en: -

-

-

-

-

Propiedades Fisicoquímicas de la sustancia: Propiedades como la densidad, presión de vapor, límites de inflamabilidad etc., son datos que se deben observar para poder predecir cómo se va a comportar la fuga o vertido. Condiciones de almacenamiento: El almacenamiento condiciona el movimiento de la nube, no sólo por las condiciones físicas a las que se encuentra el producto en el interior del recipiente (temperatura, presión, etc), sino también si el depósito dispone de cubeto, se encuentra almacenado a cierta altura, sistemas de seguridad en caso de fuga, etc. Velocidad de emisión, que dependerá de la diferencia de presiones entre el interior y exterior del depósito y, del tamaño del orifico de la fuga. Meteorología: Probablemente éste sea uno de los factores más determinantes en el movimiento de las nubes de sustancias químicas. La presencia de un determinado viento, lluvia, etc., puede hacer que el comportamiento sea totalmente distinto que en otras condiciones. En este sentido, los programas de evolución de nubes en caso de accidente utilizados para determinar zonas de riesgo utilizan la graduación de Pasquill relacionada con la clasificación atmosférica dependiendo de valores como porcentaje de nubosidad, hora del día, etc. Entorno: El movimiento de una nube se puede ver impedida o distorsionada por la presencia de obstáculos naturales o artificiales que se encuentren presentes durante su recorrido, como puede ser el caso de edificios, vaguadas, etc.

C

©Miguel Pomares, Jesús Belmonte Pérez y José Antonio Ayala Figura 5. Albaladejo Movimiento de una masa de aire contaminado que Marín se encuentra perturbado por la presencia de edificaciones, afectando las corrientes a los penachos de humo arrastrándolos hacia el suelo. Fuente: MOPU - 159 -

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Figura 6. Efecto de los valles y montañas en la dispersión de los contaminantes Fuente: MOPU

6.

ALGUNAS SUSTANCIAS TÓXICAS

a) Ácido cianhídrico (HCN): Es un líquido incoloro, soluble en agua y que se evapora rápidamente. Su densidad en aire es de 0.9 gr/cm3, por lo que una fuga de esta sustancia tenderá a elevarse. Desprende un olor típico y característico a almendras amargas, siendo inflamable dentro del rango comprendido entre 5,6 y 40%. Este ácido se considera como un veneno altamente tóxico cuya velocidad de reacción es muy rápida, afectando principalmente al sistema respiratorio e impidiendo la captación de oxígeno por parte de las células. b) Fenol (C6H5OH) : Se trata de un líquido a temperatura ambiente, aunque su punto de fusión es de 41ºC, siendo un sólido incoloro por debajo de esa temperatura aunque al contacto con el aire se vuelve rojizo. Es un producto ligeramente soluble en agua y de acidez prácticamente neutro. Su punto de inflamabilidad es de 78,8ºC y sus límites de inflamabilidad son de 1,7 y 8,6%. c) Tetraetilplomo (C2H5Pb): Se trata de productos que se utilizaban mucho como aditivos en las gasolinas para mejorar su eficacia. Son productos altamente tóxicos por ingestión o inhalación, causando lesiones que pueden afectar al sistema nervioso central o a órganos diana como el hígado y los riñones.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS d) Sulfuro de hidrógeno (SH2): Se trata de un gas tóxico que está incluido dentro de la lista de sustancias controladas en calidad ambiental. Es un gas inflamable, incoloro y con un fuerte olor característico a huevos podridos. Su toxicidad es parecida a la del cianhídrico. A pesar de tener un olor característico, a partir de una concentración de 50 ppm tiene un efecto narcótico, desvirtuando el sentido del olfato. Si esta concentración alcanza los 100 ppm puede causar la muerte. La exposición a bajos niveles de concentración puede producir irritación de los ojos, nariz y garganta. Posee una densidad superior a la del aire, por lo que tiende a acumularse en zonas bajas, como por ejemplo pozos y alcantarillados. e) Dióxido de azufre (SO2): ES un gas estable, de olor picante e irritante, más pesado que le aire. Condensa con facilidad en un líquido incoloro, almacenándose y transportándose en vagones cisterna, si bien, ha de estar bien seco puesto que la facilidad para producir corrosión con una pequeña presencia de humedad es muy alta. Debido a su bajo punto de ebullición y elevado calor de vaporización, se emplea como refrigerante, aunque actualmente está siendo reemplazado por la familia de los freones. La industria conservera lo utiliza como decolorante y preservador. f) Óxido nitroso (N2O): Es un gas incoloro, de olor débil, agradable y sabor dulce. Su punto de ebullición es de 88,5ºC y el de fusión 90,8ºC. Se licua fácilmente por compresión y se comercializa como tal. Es bastante estable en condiciones normales, pero se descompone a temperaturas algo elevadas, produciendo una mezcla de nitrógeno y oxígeno. La respiración de este por un corto periodo de tiempo produce un estado de excitación histérica acompañado por una estrepitosa hilaridad, seguida de efectos anestésicos. Debido a ello se conoce como gas hilarante

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SISTEMAS DE DETECCIÓN Y MEDIDA 1. INTRODUCCIÓN Cuando se trabaja en un entorno con sustancias calificadas como peligrosas, es preciso determinar la concentración de las mismas, en un momento determinado, como una de las estrategias de intervención que conduzcan a la previsión de posibles riesgos potenciales. La detección de las sustancias peligrosas puede hacerse por múltiples medios. La detección podríamos clasificarla como de tipo química, radiológica o nuclear y biológica, en función del agente a medir. La detección química engloba compuestos tales como líquidos y gases con propiedades inflamables, tóxicas y corrosivas, fundamentalmente. La detección biológica consistirá en descubrir organismos patógenos que pueden causar infecciones o epidemias. Y para el riesgo nuclear y radiológico serán las emisiones de partículas procedentes del núcleo atómico y las radiaciones ionizantes. La detección química y biológica se puede realizar mediante los sentidos, indicadores o aparatos. La radiológica y nuclear necesita de aparatos de detección. 2. DETECCIÓN MEDIANTE LOS SENTIDOS 2.1 SENTIDO DE LA VISTA La detección directa mediante los sentidos puede ser un método fiable de identificación de ciertas sustancias químicas pero, a menudo, es demasiado comprometido para nuestra seguridad, sobre todo con ensayos de gases y vapores. Por ejemplo, los vapores nitrosos, formados por la reacción del ácido nítrico con algunos metales, con su característico color marrón, pueden identificarse visualmente a cierta distancia, pero son altamente tóxicos, por lo que se requiere de una protección respiratoria adecuada. 2.2 SENTIDO DEL OLFATO Umbral de olor Una forma elemental de detección de sustancias es por medio del sentido del olfato, siempre y cuando la misma manifieste algún tipo de olor. En este sentido el ejemplo más representativo es el monóxido de carbono, que es inodoro. Para determinar, empíricamente, la concentración mínima necesaria para detectar un olor mediante sentido del olfato se recurre al concepto de Umbral de Olor. Se define el Umbral de Olor como aquella concentración, normalmente expresada en partes por millón (ppm) a la que una sustancia es detectada por el olfato. La determinación se hace sometiendo a un conjunto de personas, que no tengan una especial sensibilidad a ninguna de las muestras, a una serie de sustancias químicas y determinando la concentración a la que lo detectan. Se toma el valor correspondiente de

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS concentración mínima que es capaz de detectar el 50% de los sujetos sometidos al ensayo. Para poder usar el Umbral de Olor como elemento de seguridad frente al riesgo de explosividad o toxicidad de las sustancias, se requiere que la relación entre la concentración necesaria para llegar al L.I.I. (Límite Inferior de Inflamabilidad) o el IPVS (Límite Inmediatamente Peligroso para la Vida o la Salud) y el umbral de olor sea superior a un factor 1000.

LII o IPVS ———— Umbral Olor

> 1000

3. DETECCIÓN MEDIANTE INDICADORES Algunas sustancias reaccionan químicamente con la muestra a detectar y provocan cambios en el color de la misma. Estas sustancias se denominan indicadores. La detección de las fugas de cloro, por ejemplo, mediante la aplicación en forma de spray de una disolución amoniacal, genera cloruro de amonio, que es una sal con aspecto de una nube blanca. Esta detección es certera, pero el cloro, además de tóxico tiene carácter corrosivo, por lo que se requiere una protección respiratoria y traje estanco a gases para verificar la existencia de la fuga. 3.1

PAPEL INDICADOR DE TORNASOL

El carácter ácido o básico de las sustancias corrosivas se puede determinar con ayuda de un indicador de papel de tornasol, coloreándose en tonos azulados en el caso de las bases y en tonos rojos en el caso de ácidos. La intensidad del color indica el nivel de concentración. Una escala graduada permite determinar el pH de la sustancia.

Figura 1. Medición de pH mediante papel de tornasol. Foto Sellés.

3.2 TUBOS COLORIMÉTRICOS Los tubos colorimétricos están formados por un tubito delgado de forma cilíndrica con ambos extremos cerrados, en cuyo interior se encuentra una tira de material químico sensible a determinadas sustancias

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS gaseosas. Para realizar una lectura con un tubo colorimétrico, se rompen las puntas de ambos extremos y el tubo se acopla a una bomba de mano. La bomba hace pasar a través del tubo un volumen de gas. Cuando la sustancia penetra por un extremo del tubo y reacciona con la tira sensible, cambia el color de la misma y es la mayor o menor extensión de la zona coloreada una medida de la concentración del gas.

Figura 2. Tubos colorimétricos. Foto Dräger Safety.

Los tubos colorimétricos incorporan escalas limitadas y la precisión es alrededor de un 10% de la escala completa de lectura del tubo. Los tubos colorimétricos ofrecen lecturas casi instantáneas. Los tubos colorimétricos ofrecen como ventajas: ·

Son fáciles de usar.

·

Son muy selectivos.

Los tubos colorimétricos tienen ciertas desventajas: ·

Se rompen fácilmente y son de un solo uso.

·

Se necesita un tipo diferente de tubo para cada gas o vapor específico, lo cual podría resultar costoso.

4. DETECCIÓN MEDIANTE APARATOS. APARATOS PORTÁTILES DE DETECCIÓN La detección mediante aparatos electrónicos es precisa y usa estrategias muy variadas para transformar las propiedades físicas y químicas que poseen los gases en una señal eléctrica medible. En este curso nos vamos a centrar en los aparatos de detección portátiles, porque se pueden llevar al lugar de la intervención y sernos más útiles y versátiles en la misma.

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4.1 DETECCIÓN DE SUSTANCIAS RADIACTIVAS Aunque la radiactividad no deja de ser un contaminante como otros muchos, presenta un inconveniente frente a los químicos; nuestros sentidos no son capaces de detectar la presencia de radiaciones ionizantes. Aprovechando los diferentes efectos que produce la interacción de la radiación con la materia, se han desarrollado dispositivos que permiten detectarla y poder trabajar con una adecuada protección radiológica. Dentro de los distintos sistemas de detección podemos señalar los siguientes: 4.1.1 DETECTORES DE IONIZACIÓN DE GAS. Constan de un recipiente que contiene un gas a presión (normalmente argón), en el que se disponen un par de electrodos a una cierta distancia y sometidos a una diferencia de potencial. El gas no es conductor en condiciones normales pero, al incidir la radiación, produce la ionización formando iones positivos y negativos que se desplazan hacia los electrodos. Este movimiento de cargas es recogido y tratado por el detector, que lo traduce como cantidad de radiación. A este tipo de detectores pertenecen la cámara de ionización y el contador Geiger-Müller.

Figura 3. Cámara de ionización y contador Geiger-Müller

4.1.2 DETECTORES DE CENTELLEO. Aprovechan la propiedad que tienen algunas sustancias de emitir destellos luminosos de manera inmediata cuando incide sobre ellas la radiación. La luminiscencia producida es recogida por el detector y transformada en un pulso eléctrico. El material que suelen emplear como cristal de centelleo es yoduro de sodio (NaI) activado con talio o yoduro de cesio activado con talio (CsI). 4.1.3 DOSÍMETROS PERSONALES. Son dispositivos sensibles a la radiación que permiten una medida de la dosis recibida y que por su tamaño pueden ser portados individualmente. Los más

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS comúnmente empleados son las cámaras de ionización de (estilodosímetros), los termoluminiscentes y los de película fotográfica.

bolsillo

Los estilodosímetros o dosímetros de pluma, llamados así por su parecido a un bolígrafo o estilográfica, siguen el principio de la ionización de los gases. Constan de una pequeña cámara llena de aire, y se utilizan para medir de manera inmediata el valor de la exposición a la que se ha estado sometido.

Figura 4. Dosímetros de pluma

La termoluminiscencia es un fenómeno que desarrollan ciertos sólidos cuando aumenta su temperatura. Cuando son alcanzados por radiación ionizante, parte de la energía que absorben la emiten en forma de luz, aunque esta emisión no se produce de forma inmediata, como sucede en los detectores de centelleo, sino de forma postergada, cuando se calientan. Suelen emplear fluoruro de litio (LiF) con impurezas de magnesio y titanio, y la emisión de luz se relaciona de forma directa con la cantidad de radiación recibida. Se emplean normalmente dos tipos de dosímetros termoluminiscentes (TLD): de solapa y de muñeca. Los dosímetros de película se basan en el velado de películas fotográficas cuando son expuestas a la radiación. Contiene una película especial envuelta en una funda opaca que se coloca en un soporte de plástico con pinza para situar en el exterior de la ropa. Si se recibe radiación provocará un oscurecimiento que es proporcional a la dosis a la que haya estado sometida. 4.2 DETECCIÓN DE SUSTANCIAS BIOLÓGICAS Hasta hace poco tiempo el diagnóstico de agentes infecciosos consistía en el cultivo microbiológico, pruebas químicas y determinaciones en suero, métodos largos, tediosos y difíciles de automatizar. La biotecnología moderna aporta nuevas herramientas diagnósticas cuando los microorganismos causantes de las enfermedades son difíciles de cultivar, ya que permiten su identificación sin necesidad de aislarlos. La detección de microorganismos patógenos o infecciosos se lleva a cabo mediante biosensores. Estos instrumentos están formados por un

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS sensor biológico o biorreceptor, un transductor y un detector. La muestra a analizar reacciona con un cultivo biológico determinado. Esta reacción origina una señal que es traducida y detectada por medios ópticos, acústicos, etc. MUESTRA

BIORRECEPTOR TRANSDUCTOR

DETECTOR DE SEÑAL

PROCESADOR

Figura 5. Esquema básico de un biosensor

Un biosensor utiliza un ser vivo o un producto derivado de éste, habitualmente enzimas, capaces de modificar específicamente una sustancia contenida en una mezcla. El compuesto modificado por la enzima se puede distinguir de distintas maneras, como por aparición de color o fluorescencia, generación de calor o por producción de algún compuesto fácil de analizar (oxígeno, agua oxigenada, etc.).

4.3 DETECCIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS Un detector de sustancias químicas es un dispositivo capaz de convertir una propiedad física o química de un gas o vapor, no medible directamente, en una señal elaborable y ofrecernos información sobre la naturaleza y magnitud de esa propiedad. Los detectores electrónicos poseen sensores que transforman las propiedades de una sustancia en una corriente eléctrica que, debidamente amplificada, aparece en una pantalla en forma de desviación de una aguja, dígitos o una gráfica. La mayor parte de los sensores no son específicos para un determinado gas, sino que son sensibles a un grupo o familia de gases. Los sensores se dividen básicamente en dos categorías: para muestreo de la toxicidad y para la combustibilidad. Para la toxicidad se necesita un sensor sensible a bajos niveles de concentración, mientras que

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS para la combustibilidad se necesitan sensores para concentraciones más altas. Los detectores de gases inflamables deben de cumplir con la normativa ATEX sobre aparatos seguros en atmósferas explosivas. Los aparatos que cumplen con esta normativa llevan inscritos un logotipo consistente en un hexágono con las letras Ex en su interior. Por ejemplo, el Límite Inferior de Explosividad para el CO es de 12,5% en volumen de aire, equivalente a 125.000 ppm. Sin embargo, para un bombero sin protección respiratoria, una concentración de 1500 ppm en aire de monóxido de carbono (CO), le permite salir de ésta, en un periodo máximo de 30 minutos, sin efectos irreversibles para su salud. Aunque el gas es el mismo, se necesitan sensores diferentes para monitorizar la concentración, ya que sus niveles son muy diferentes. La tabla siguiente muestra las concentraciones mínimas a las que se activan las alarmas, y el rango de medida, para el sensor catalítico y los sensores electroquímicos del oxígeno (O2), monóxido de carbono (CO) y sulfuro de hidrógeno (H2S), en un detector típico portátil. 4.3.1 CLASIFICACIÓN QUÍMICAS

DE

LOS

DETECTORES

DE

SUSTANCIAS

Los detectores portátiles pueden ser clasificados: Detectores según su Grado de Selectividad :  Universales. Responde a la mayoría de los gases que penetran en él, tal como el detector por conductividad térmica y el de fotoionización.  Específicos. Detectan gases que poseen grupos funcionales similares. A este grupo pertenecen los catalíticos, los de infrarrojos y los de captura de electrones.  Selectivos. Detectan gases con características físico-químicas exclusivas, como los electroquímicos. Detectores Destructivos y No destructivos. Si la muestra, una vez analizada sale del aparato intacta, o no. Detectores según su Modo de Respuesta:  Dependientes del Flujo Másico. Producen una señal que es proporcional a la cantidad de sustancia que pasa a través de él en la unidad de tiempo pero es independiente del volumen de gas portador requerido para la dilución.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS  Dependiente de la Concentración. Dan una señal proporcional a la cantidad de soluto por unidad de volumen de gas portador que pasa a través de él. Detectores según el proceso de detección: Ionización, Catalítico, Infrarrojos, Electroquímico, etc. Normalmente, en riesgo químico, las sustancias más comunes que tenemos que detectar van a ser gases o vapores. En la tabla siguiente se indican los detectores más apropiados para las características químicas más relevantes de los gases. En la foto siguiente se observa un detector portátil de gases formado por un sensor catalítico y tres sensores electroquímicos. Sensores electroquímicos

Tornillos tapa de sensores Sensor catalítico Avisador acústico Interfaz de infrarrojos Tapa sensores y adaptador bomba

Pantalla

Batería Placa base electrónica Botón principal de encendido y menú

Botones de apagado y navegación

Soporte portador

Figura 6. Detector portátil típico. Foto: Dräger Safety

5. DETECTORES SEGÚN EL PROCESO DE DETECCIÓN 5.1. DETECCIÓN CATALÍTICA (CAT EX) La determinación de la concentración de un gas inflamable en el ambiente es un aspecto esencial para la intervención de los bomberos. Es preciso alcanzar un límite mínimo en la concentración de gas inflamable en aire para que esta mezcla pueda inflamarse. Este punto se le llama Límite Inferior de Inflamabilidad. De la misma manera existe un Límite Superior de Inflamabilidad, a partir de la cual no hay posibilidad de inflamación debido a la baja concentración de aire en la mezcla. Estos dos intervalos definen el Rango de Inflamabilidad del gas.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

Figura 7. Ilustración: Dräger Safety

Este límite es diferente para cada gas. Cuanto menor sea este valor, tanto más probable será que se alcance la concentración necesaria y, por tanto más peligroso será. Para detectar la presencia de una concentración de gases inflamables se emplean los detectores de gases inflamables o explosímetros. Con el fin de prestar la suficiente antelación a la mezcla explosiva, los detectores deben ser capaces de avisarnos de una concentración inferior al LII. Para poder realizar esta función, es preciso que el aparato analice una parte de esta concentración cuando está por debajo del LII y lo exprese habitualmente como un porcentaje del LII. Por ejemplo, si en nuestro aparato de medida aparece en pantalla un valor de 50, significa que estamos a medio camino de alcanzar el LII. Habitualmente los detectores de gases inflamables nos ofrecen una primera señal de alerta cuando se alcanza el 10% del LII y una segunda al 20% del LII. Para una medición con un 50%, si el LII del gas es del 4% en volumen, significa que tenemos una concentración real del 2%.

Figura 8. Ilustración: Dräger Safety

A partir de los porcentajes en % del LII medidos se pueden realizar diferentes acciones

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Porcentaje de LII

Acción

< 10%

Continuar las operaciones con precaución

10% - 20%

Continuar las operaciones con extrema precaución.

> 20% (hasta el LII)

Existe peligro de incendio/explosión. Abandonar el área inmediatamente.

Figura 9. Acciones a emprender según el % de LII detectado

Principio de funcionamiento El detector catalítico es selectivo, pues solamente detecta los gases que sean inflamables. Es también destructivo, puesto que la muestra se quema en su interior. El dispositivo que realiza la conversión de la inflamabilidad del gas en una señal eléctrica medible es el sensor catalítico. El sensor tiene forma de cilindro metálico, en uno de cuyos extremos se sitúa un filtro sinterizado de metal por donde penetra el gas, que sirve a su vez de filtro parallamas y del otro lado sobresalen al exterior las patillas de conexión, que van al aparato de medición. En estas aparece debidamente amplificada la señal eléctrica que será transformada en una imagen visual de la concentración. El elemento activo de un sensor catalítico es el pelistor, que es una bobina de hilo de platino recubierto de una cerámica a base de un óxido de metal, usualmente alúmina (Al2O3) con tratamiento de sustancias catalíticas. Metales catalizadores Alúmina

Sensor Catalítico

Filamento de platino

Pelistor

1 a 2 mm

Soporte

Figura 10. Pelistor. Ilustración Sixth Sense

El principio de funcionamiento de este sensor está basado en la llamada combustión catalítica, que se produce en la superficie del pelistor. ©Miguel Albaladejo Pomares, Jesús Belmonte Pérez y José Antonio Marín Ayala - 171 -

RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Una mezcla de gas combustible no arderá hasta que alcance una cierta temperatura de ignición. Sin embargo ante la presencia de de materiales catalíticos, el gas empezará a arder a temperaturas más bajas, aun no habiendo el LII necesario habitual. Una vez se ha producido la combustión, se desprenderá el correspondiente calor de combustión propio de cada gas. A mayor concentración, mayor calor de combustión desprendido. En la figura adjunta se representa la reacción química de oxidación del metano y su correspondiente calor de combustión, que es de 11954 Kcal. /Kg. CH4 + 2O2

CO2

+ 2H2O + 11954 Kcal. /Kg.

Figura 11. Reacción de oxidación del metano y su calor de combustión

En el sensor catalítico se encuentra alojado otro Pelistor inactivo (no lleva el recubrimiento de catalizadores) para compensar las variaciones de temperatura ambientales y no dar lecturas erróneas. El filamento de los pelistores es calentado hasta una temperatura cercana a los 500º C, por medio de una batería. El gas entra en contacto con el Pelistor activo y se produce una oxidación o combustión, desprendiendo un calor de reacción proporcional a la concentración del gas. Este calor, añadido al del filamento, hace aumentar su resistencia proporcionalmente.

Pelistor Inactivo Placa de Platino

Carcasa

Gas Corriente

Filtro Sinterizado Pelistor Activo

Soporte

Instrumento de Medición.

Figura 12. Sensor catalítico Ilustración: Dräger Safety

Este aumento de resistencia es detectado mediante un circuito eléctrico denominado puente de Wheatstone, el cual mide estas sensibles variaciones de resistencia. Esto provoca el paso de una corriente por el amperímetro, dando una lectura proporcional a la concentración del gas.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

Pelistor activo

R1

P

V

A Pelistor inactivo

R2

Figura 13. Puente de Wheatstone. Ilustración de los autores

Calibración A fin de que pueda dar valores fiables, el explosímetro se calibra para una determinada sustancia, que usualmente suele ser el pentano o metano. Se introduce en el sensor una concentración determinada y se ajusta el aparato para que dé la lectura correspondiente. Como el sensor tiene que poder detectar y medir la concentración de numerosos gases inflamables, cada uno con su LII y su calor de combustión propio, es preciso aplicar un factor de corrección. Este factor puede venir dado en forma de gráficas o tabla, en cuyo caso el valor de pantalla será preciso multiplicarlo por un factor superior o inferior a 1, según el gas de que se trate. En la siguiente figura aparece el factor de corrección para diferentes gases, según que el aparato se haya calibrado con pentano (P) o metano (M). Calibración del detector Calibración del detector Acetaldehído Acetaldehído Ácido acético Ácido acético Anhídrido acético Anhídrido acético Acetona Acetona Acetileno Acetileno Acrilonitrilo Acrilonitrilo Alcohol Alquílico Alcohol Alquílico Amoníaco Amoníaco Alcohol amílico Alcohol amílico Anilina Anilina Benceno Benceno 1.3 Butadieno 1.3 Butadieno n-Butano n-Butano i-butano i-butano Buteno 1 Buteno 1 N-Butanol N-Butanol i-Butanol i-Butanol terc-Butanol terc-Butanol Acetato butílico Acetato butílico Monóxido de carbono Monóxido de carbono Disulfuro de carbono Disulfuro de carbono

P

M

P 0.8 0.8 0.8 0.8 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 1.0 1.0 0.9 0.9 0.35 0.35 1.4 1.4 1.2 1.2 1.1 1.1 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1.4 1.4 0.9 0.9 0.6 0.6 1.5 1.5 0.6 0.6 4.0 4.0

M 1.6 1.6 1.6 1.6 2.0 2.0 1.6 1.6 1.7 1.7 2.0 2.0 1.9 1.9 0.6 0.6 2.8 2.8 2.5 2.5 1.9 1.9 1.3 1.3 1.6 1.6 1.8 1.8 2.0 2.0 2.9 2.9 1.9 1.9 1.3 1.3 3.0 3.0 1.2 1.2 8.0 8.0

Calibración del detector Calibración del detector Etileno Etileno Dicloruro de etileno Dicloruro de etileno Óxido del etileno Óxido del etileno Heptano Heptano Hexano Hexano Hidrógeno Hidrógeno Keroseno Keroseno GLP GLP Metano (GNL) Metano (GNL) Metanol Metanol Cloruro metílico Cloruro metílico Metilciclohexano Metilciclohexano Dicloruro del metileno Dicloruro del metileno Éter Dimetílico Éter Dimetílico Éter Etil metílico Éter Etil metílico Cetona Etil metílica Cetona Etil metílica Cetona Propil metílica Cetona Propil metílica Naftalina Naftalina Nonano Nonano i-Pentano i-Pentano Gasolina Gasolina

P

M

P 0.7 0.7 0.7 0.7 0.9 0.9 1.3 1.3 1.3 1.3 0.6 0.6 1.4 1.4 1.1 1.1 0.5 0.5 0.5 0.5 4.0 4.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.7 0.7 1.0 1.0 1.1 1.1 1.6 1.6 1.3 1.3 1.4 1.4 1.0 1.0 1.0 1.0

M 1.2 1.2 1.4 1.4 1.8 1.8 2.3 2.3 2.0 2.0 1.2 1.2 2.8 2.8 2.1 2.1 1.0 1.0 1.2 1.2 8.0 8.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.4 1.4 2.0 2.0 2.2 2.2 3.2 3.2 2.8 2.8 2.8 2.8 1.9 1.9 1.9 1.9

Figura 14. Tabla con factores de corrección de algunos gases, según se trate de calibración del aparato con Pentano (P) o Metano (M). Fuente Crowcon.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS

Los aparatos más modernos incorporan en una memoria interna los factores de corrección de diversos gases. Una vez identificado el gas, puede seleccionarse de un menú y dar la lectura ya corregida. Limitaciones La principal limitación del sensor catalítico es que su empleo está restringido a los gases que son inflamables, de manera que gases tales como el cloro, por ejemplo, no pueden ser detectados. Otra limitación es que para realizar la combustión catalítica se requiere la presencia del oxígeno. Si la atmósfera es inerte, entonces el gas combustible que se encuentre en su interior no podrá ser detectado con este método. El Pelistor puede verse inutilizado temporal o permanentemente, por la acción de ciertas sustancias que impiden su acción catalítica. Estos “venenos” son, entre otros, los compuestos que contengan plomo, los halógenos, el cloro, el sulfuro de hidrógeno y los agregados de silicona. 5.2 DETECCIÓN ELECTROQUÍMICA(ED) Principio de funcionamiento Un sensor electroquímico consiste en un electrodo detector (cátodo) y un electrodo contador (ánodo) separados por una delgada capa de electrolito. El gas reacciona en la superficie del electrodo detector y provoca una oxidación o reducción del mismo. Los materiales del electrodo detector están diseñados para el gas que cataliza esa reacción. Generan una corriente eléctrica proporcional a la concentración del gas. Los sensores electroquímicos más usados pueden detectar unos 20 gases. Estos incluyen el monóxido de carbono (CO), oxígeno (O2), cloro (Cl2), sulfuro de hidrógeno (H2S), dióxido de azufre (SO2), etc. Características constructivas

Un sensor electroquímico típico está formado por un recipiente en forma cilíndrica en cuyo interior se encuentra un electrolito. La entrada del gas se efectúa a través una membrana permeable, tras la cual se encuentra el electrodo detector o cátodo. En el extremo opuesto se encuentran un electrodo contador o ánodo y otro de referencia, que es inactivo. Los tres electrodos están conectados a una fuente de alimentación y un Potenciostato. El gas a analizar penetra a través de la membrana y reacciona químicamente con el electrodo detector, generando una corriente de iones que se traslada, a través del electrolito al electrodo contador. El Potenciostato mide la variación de corriente motivada por la corriente de iones generada, que es proporcional a la concentración del gas.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Membrana permeable

Electrodo contador

Membrana permeable

Salida productos

Electrolito Entrada gas

R

Electrodo detector

V

Electrodo de referencia

Potenciostato

Figura 15. Sensor Electroquímico

Un sensor típico es el destinado a la medida de la concentración del monóxido de carbono. En éste, el gas penetra a través de la membrana y se oxida en el elemento detector, reaccionando con el H2O del electrolito, generando iones H+ y e-. La reacción neta es: CO + H2O --> CO2 + 2H++ 2eEl CO2 generado sale al exterior a través de esta membrana. Los iones generados se trasladan, a través del electrolito, al electrodo contador, generando una corriente que es detectada por el Potenciostato. En el electrodo contador, estos iones se combinan con el O2, proveniente del exterior, generando H2O, el cual se traslada al electrodo detector para reaccionar de nuevo con el monóxido de carbono que penetra.

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS Membrana permeable

Electrodo contador

Membrana permeable

Entrada O2 Salida CO2

2H+ 2e-

2H+ 2eElectrolito

Corriente

H2O

H2O

Entrada CO

R

V

Electrodo de referencia

Electrodo detector

Corriente Potenciostato

CO + H2O

CO2 + 2H+ + 2e-

Figura 16. Sensor Electroquímico de monóxido de carbono

Cada sensor es específico para un tipo de gas, con lo que las reacciones químicas que se producen en su interior son diferentes. Como ejemplo se indican, a continuación, algunas de las reacciones típicas que tienen lugar en los sensores de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y del Oxígeno (O2). H2S + 4H2O --> H2SO4 + 8H+ + 8e2 O2 + 8 H+ + 8 e- --> 4 H2O

Figura 17. Sensor electroquímico para Sulfuro de Hidrógeno. Ilustración: Dräger Safety

5.3 DETECCIÓN MEDIANTE INFRARROJOS (IRD) Los gases que contienen en su estructura molecular diferentes tipos de átomos absorben la radiación IR. Por lo tanto los gases tales como bióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, dióxido de azufre, etc., se pueden detectar por este medio, pero otros como el oxígeno, hidrógeno, helio y cloro, no se pueden. Los gases específicos son detectados midiendo su absorción en las frecuencias particulares de IR, que corresponden a la resonancia de la vibración molecular entre sus átomos. Por ejemplo, la

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RIESGO QUÍMICO Y MERCANCÍAS PELIGROSAS longitud de onda en las cuales el átomo de carbono y cada uno de los cuatro átomos del hidrógeno resuena en una molécula del metano, es de 3.3 micras. Para detectar el metano, por lo tanto, el sistema infrarrojo emitirá una radiación en una anchura de banda centrada en 3.3 micras. El detector está formado por una cavidad donde se introduce el gas a medir por medio de un filtro, para retener las partículas de polvo. En un extremo del sensor se encuentra una lámpara de infrarrojos. En el extremo opuesto se encuentra un elemento detector óptico activo y otro de referencia, conectados a una fuente de alimentación. La luz de la lámpara atraviesa la cámara y, mediante un cristal, es desviada hacia los detectores. El elemento detector activo está sintonizado a la frecuencia de absorción de infrarrojos del gas a detectar, en tanto que el de referencia lo está al resto de la banda de infrarrojo no absorbida. El aparato se calibra para que, en ausencia de gas, la señal recibida por ambos detectores sea idéntica. Las variaciones de corriente de ambos son amplificadas y procesadas.

Espejo Detector de Referencia

Filtro Interferencia

Detector activo

Filtro Interferencia

Emisor IR

Divisor del haz Cavidad Espejo Filtro de Polvo

Figura 18. Sensor de infrarrojos. Ilustración: Dräger Safety

Cuando un gas penetra en la cavidad, parte de la radiación IR de la lámpara es absorbida por éste, lo que motiva una disminución de la señal recibida de la lámpara por el sensor activo (el de referencia no se ve afectado por la presencia del gas). Esta diferencia de corriente en ambos detectores se procesa como proporcional a la concentración del gas.

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