DIVISION DE ESTUDIOS DE POSTGRADO CUANTIFIGACION DE PARTICULAS SUSPENDIDAS, SEDÍMENTABLES Y TOTALES DE ARENA DE MOLDEO EN El AREA DE PRODUCCION DE UNA EMPRESA METAL MECANICA

EN OPCION AL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN INGENIERIA AMBIENTAL

PRESENTADA POR Q.B.P. NERLA ANGELICA SILVA URIBE

SAN NICOLAS DE LOS GARZA, N. L

JUNIO 1995

1020112549

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE INGENIERIA ClVlL DIVISION DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

CUANTIFICACION DE PARTICULAS SUSPENDIDAS, SEDIMENTADLES V TOTALES DE ARENA DE MOLDEO EN EL AREA DE PRODUCCION DE UNA EMPRESA METAL MECANICA

TESIS EN OPCION AL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN INGENIERIA AMBIENTAL

PRESENTADA POR Q.B.P.

NERLA

SAN NICOLAS DE LOS GARZA, N.L.

ANGELICA

S I L V A

URIBE

JUNIO 1 9 9 5 .

T í a

TITULO:

CU ANTIFIC ACION DE PARTICULAS SUSPENDIDAS, SEDIMENTABLES V TOTALES DE A R E N A DE MOLDEO EN EL A R E A DE PRODUCCION DE UNA EMPRESA METAL MECANICA.

NOMBRE Y FIRMA DEL PARTICIPANTE:

QBP. NERLA ANGELICA SILVA UR1BE

NOMBRE Y FIRMA DEL ASESOR:

DR. JESljS

MAymARAMUNIZ

MAESTRlX^EN SAkOD PUBLICA

NOMBRE Y FIRMA DEL COASESOR:

ING. BENJAMIN

se inicio en el año de W00 con la construcción d e la F u n d i d o r a Monterrey, S.A ,que o c u p ó durante muchos años el primer lugar en el país, en la producción siderúrgica. El hierro constituye una de las bases de nuestra civilización por el hecho d e que este meta! es u n o d e los más utilizados, gracias a sus valiosas propiedades, pero también ai hecho de q u e los minerales de hierro son abundantes y fácilmente accesibles ( M e n d o z a )

El hierro se encuentra prácticamente en toda la corteza terrestre, d e la q u e constituye a p r o x i m a d a m e n t e el 5 % . Se halla en mayor abundancia en el interior de la tierra. Estudios realizados por algunos investigadores suponen q u e el núcleo terrestre se c o m p o n e de una masa d e hierro y níquel a unos 4000° C y sometida a presiones muy altas. L o s minerales de hierro, normalmente óxidos, (combinaciones de hierro y oxigeno), p r o c e d e n del m a g m a fundido del interior de ¡a tierra. El hierro no

se emplea casi

nunca

sólo,

sino c o m b i n a d o

con o t r o s

elementos

y

especialmente con el carbono, cuya proporción caracteriza los tres tipos f u n d a m e n t a l e s dei hierro; -Fundición - H i e r r o dulce -Acero

L o s m é t o d o s que se emplean actualmente para la obtencion del hierro no tienen mas de 100 a ñ o s d e antigüedad. En 1885, Besscmcr inventó un procedimiento para obtener acero, inyectando aire a través del arrabio fundido y q u e m a n d o asi el carbono. Esta fué ia primera vez q u e se trabajó con hierro liquido, pues hasta entonces, el hierro y el acero salían en lingotes, para ser t r a b a j a d o s d e s p u é s a mano, en torjas ( M e n d o z a )

La e m p r e s a T A L L E R E S

INDUSTRIALES.

ubicada en la calle Violeta

No. 63 3, Colonia Victoria, se dedica a la fundición de hierro

para la creación de piezas metálicas c o m o

S A de C V

del giro Metal

Mecánico,

Tubería sanitaria, molinos manuales para

nixtamal, accesorios automotrices, paites mecánicas, hidrantes y comales Su actividad laboral c o m e n z ó en a g o s t o de 1^34, y siempre se ha p r e o c u p a d o por la salud y el bienestar de sus t r a b a j a d o r e s y las familias de éstos El p r o c e s o ahi e m p l e a d o incluye

hierro y acero fundido

La materia prima para la

fundición es el coke, el arrabio y la chatarra, lo cual es introducido a un horno. El material f u n d i d o es llevado en ollas especiales transportadas a través de unos monorrieles, hacia el área d e vaciado. Este se realiza

en forma automática y manual, en moldes d e arena

c o m p u e s t a principalmente por arcilla la cual es mezclada y triturada en el molino d e arena, y es t r a n s p o r t a d a

p o r bandas elevadas,

hacia las diferentes máquinas

de

moldeo,

a u t o m á t i c a s y semiautomáticas, en d o n d e se producen dos tipos de moldes: u n o s para piezas c o m p a c t a s y o t r o s para piezas huecas En estos últimos se utilizan c o r a z o n e s de arena sílica, los cuales son diseñados, moldeados y elaborados en una área adjunta, en d o n d e se encuentran las máquinas q u e los producen Una vez vaciado el hierro o el a c e r o en los moldes, se espera un corto lapso de tiempo para su solidificación. P o s t e r i o r m e n t e se liberan las piezas de los moldes, cuya arena es reutilizada y la pieza es transportada a máquinas q u e por medio de postas y aire despegan los restos de arena D e esta forma se obtiene el p r o d u c t o d e s e a d o Posteriomentc pasa por varios procesos hasta su a c a b a d o ( U A Ñ L , 1985).

La arena utilizada en los moldes del proceso de v a c u d o , de la libeiacion de la pieza enfriada, y en la banda transportadora de material son las causantes del problema

II. 1. P A R T I C U L A S EN E l . A I R E

A pesar de q u e las partículas representan solo el 9 por ciento de la masa total de los c o n t a m i n a n t e s dei aire producidos por el hombre, para 1973, el riesgo potencial de este tipo d e contaminantes es m u c h o mayor. Las partículas presentan un

riesgo

para los

pulmones; incrementan las reacciones químicas en la atmósfera; reducen la visibilidad; aumentan la posibilidad de la precipitación, la niebla y las nubes, reducen la radiación solar, con los cambios en la temperatura ambiental y en las tasas biológicas de crecimiento d e las plantas; y ensucia las materias del suelo. La magnitud del problema en cada una de las áreas descritas es una función del rango dei tamaño de las partículas presentes en la a t m ó s f e r a local, la concentración de las particulas y las composiciones química y física de las particulas ( O M S ) .

II.2. N A T U R A L E Z A D E L O S C O N T A M I N A N T E S D E L A I R E E N L O S

LUGARES

DE TRABAJO.

El tipo d e contaminantes q u e se encuentran en el lugar de trabajo son dependientes de los p r o c e s o s utilizados. Se dividen en g r u p o s de acuerdo a sus características físicas. E s t o s g r u p o s son: G a s e s y V a p o r e s Partículas Olores

II 2 a P A R T I C U L A S Este grupo esta dividido en partículas liquidas y sólidas En el g r u p o de partículas sólidas existen tres categorías basadas en el tamaño y el método de evolución.

Polvos

son formados por materiales sólidos orgánicos e inorgánicos y reducidos de

tamaño por procesos mecánicos como pulverizado, molido, etc. El rango de tamaño de estas partículas van desde las visibles hasta las submicroscopicas, pero lo principal que concierne al Ingeniero Ambiental son aquellas menores de 10 mieras, ya que estas son rcspirables y se suspenden en el aire por un c o n o periodo de tiempo, con el consiguiente daño pulmonar

Vapores

son formados de materiales solidos por e w p o i ación, condensación, y por

reacciones moleculares de gases Metales como el fierro cuando son fundidos, producen vapores que se condensan en la atmosfera y forman partículas metálicas que oxidan al fierro. El tamaño de estas partículas varian de 1 a 0 0001 mieras Los materiales orgánicos sólidos pueden formar humos de la misma manera

Humos

son productos de una combustión de materiales orgánicos y son caracterizados por

densidad óptica. El t a m a ñ o de estas partículas son usualmente menores de 0.5 micrometros.

Aerosol

son una dispersión de partículas microscópicas, sólidas o liquidas, en medios

gaseosos.

Niebla

es aerosol visible

Ceniza fina

son partículas de ceniza finamente divididas arrastradas por el gas de la

combustión. Las partículas pueden contener combustible no q u e m a d o

Neblina

es la dispersión de pequeñas gotas de liquido de suficiente tamaño c o m o para caer

desde el aire Hollín es una aglomeracióñ de partículas de carbón

Las p a r t í c u l a s l í q u i d a s son a veces clasificadas como nieblas, pero su distinción es p o c o clara. Las partículas líquidas son producidas por atomización o condensación de! estado gaseoso. Aquí existen varias condiciones atmosféricas

en las que las combinaciones de

partículas líquidas y sólidas están presentes (First)

En general, las partículas arrastradas por el aire vanan su tamaño desde 0 001 a 500 mieras, con la mayor parte de la masa de partículas presentes en la atmosfera con una variación de 0.1 mieras, muestran un comportamiento similar al de las moléculas y están caracterizadas por grandes movimientos aleatorios causados por colisiones con

las

moléculas del gas. Las partículas mayores de 1 0 mieras, pero menores de 20 mieras, tienden a seguir el movimineto del gas por el que son llevados Las partículas mayores de 20 mieras poseen velocidades de asentamiento significativas, por tanto, el aire las arrastra durante periodos relativamente cortos (Wiltiamson).

Las velocidades de asentamiento de las partículas con una densidad de l g / c m ^

son

variadas, estos valores indican la razón por la que existe una diferencia significativa en el comportamiento de las partículas.

La concentración de partículas se expresa usuaimente como la masa total de las partículas en un volumen dado de gas. Las unidades básicas para la concentración de partículas son los microgramos por metro cúbico, a pesar de que las unidades de g r a m o s por pie cúbico están bien establecidas en la literatura mas antigua (1.0 g/ pie-* - 2.29 g/m^ = 2.29 x 10& microgramos/m-*) (Wark).

A d e m á s de la concentración promedio de partículas en masa por volumen unitario, es importante t o m a r nota d e la distribución de tamaños por corneo d e partículas y p o r volumen en la a t m o s f e r a urbana

Las partículas dentro del intervalo d e 0.0 a

10

micrasconstituyen solo el 3 % por volumen. N o obstante, el n ú m e r o d e partículas dentro de dicho intervalo es a b r u m a d o r c o m p a r a d o con el resto de la muestra. Las partículas d e n t r o d e dicho intervalo son capaces de introducirse a ios pulmones. D e s d e el punto d e vista d e la salud, no se trata tanto de bajar la carga de polvo atmosférico total en una área urbana, sino de disminuir el fuerte c o n t e o de partículas en el intervalo d e los t a m a ñ o s pequeños (Wark)

En general, según Wark y colaboradores, las partículas presentes en la a t m ó s f e r a en el intervalos d e t a m a ñ o s por debajo de 1 miera, se producen por condensación, mientras q u e las partículas mayores son el resultado, o bien de la trituración (pulverización, o la combustión). L o s p r o c e s o s de molienda en seco son raía vez eficientes en la producción d e partículas m e n o r e s de p o c o s mieras La combustión puede producir 4 tipos diferentes d e partículas. Se forman p o r ios siguientes modos. El calor p u e d e evaporizar materiales que se condensan posteriormente, p r o d u c i e n d o partículas entre 0.1 y 1.0 miera Las reacciones químicas del proceso de la combustión pueden p r o d u c i r partículas de c ú m u l o s moleculares inestables de corta duración por debajo de a p r o x i m a d a m e n t e 0.1 mieras. L o s p r o c e s o s mecánicos pueden liberar cenizas o partículas de combustible d e 1.0 mieras o mayores. Si intervienen aspersiones de combustibles líquidos, pueden que se escapen directamente una ceniza muy fina. La c o m b u s t i ó n parcial de ¡os combustibles fósiles pueden producir hollín. Las dientes estacionarias de emisiones de partículas se pueden dividir en clases tales c o m o domésticas y comerciales, industriales y de energía ( O M S ) .

Las principales fuentes industriales de la contaminación por partículas en industrias c o m o industrias de hierro y acero tienen c o m o fuente de emisión altos hornos, h o r n o s para la producción de acero, y máquinas de sintetización y las partículas son de hierro, polvo y humo,

algunos

métodos

de

control

utilizados

son

los ciclones,

casas

de

bolsas,

precipitadores electrostáticos, colectores húmedos En el caso de las fundiciones de hierro gris las fuentes de emisión son hornos de cubilote, sistemas de vibración, fabricación de corazones, las partículas son de oxido de hierro, humo, polvo aceitoso, v a p o r e s metálicos. Algunos m é t o d o s de control son los lavadores, colectores centrífugos secos ( T M S ) .

La prevención de la contaminación del aire proveniente de fuentes industriales se inicia dentro de la fábrica o planta

No es necesario tener que depender de dispositivos de

limpieza de los gases y de chimeneas alias de descarga a fin de reducir las emisiones y dispersar y diluir las sustancias perjudiciales a concentraciones tolerables a nivel del suelo, c u a n d o el control del proceso y del sistema sea efectivo en evitar la formación y descarga de los contaminantes al aire, c o m o Limpieza de los gases Reubicación de la fuente Sustitución de! combustible Cambios del proceso Práctica operatoria adecuada Clausura de la fuente Dispersión ( O M S )

II.2..b, C A R A C T E R I S T I C A S D E L D I A M E T R O DE U N A P A R T I C U L A

Antes de deducir las características de la distnbución del número o masa (peso) de una colección de partículas es importante tratar el tema del propio diámetro de la partícula, puesto que tanto la distribución de la masa como los datos de eficiencia fraccionaria son función del diámetro de la partícula

En teoría, si todas las p a n í c u l a s presentes fueran

esféricas, la definición del diámetro de la partícula quedaría e n t o n c e s bien clara. N o obstante, las partículas sólidas, por lo general, no son esféricas, sea cual fuera su origen en los p r o c e s o s industriales o naturales. Por tanto, la medición de una dimensión lineal q u e representa un diámetro, no resulta obvia (Stockman).

El d i á m e t r o de una partícula, basada en una área superficial,

se define c o m o el

diámetro de una esfera q u e tenga la misma area superficial de la partícula considerada.

El d i á m e t r o volumétrico de una partícula verdadera, d \ \ se define c o m o el diámetro de una esfera que tenga el mismo volumen que la panícula de que se trata. También se puede definir un diámetro en termino de un tipo especifico del c o m p o r t a m i e n t o de la partícula.

El d i á m e t r o de Stokes,

es el diámetro de una esfera con la misma densidad de la

partícula n o esférica q u e cae libiemente en un flujo laminar a la misma velocidad terminal que la partícula no esférica

El d i á m e t r o aerodinámico equivalente, dA se define de manera similar al d i á m e t r o d e Stokes, excepto, q u e se toma una esfera que tenga ta densidad d e 1 g r a m o / cm^

Es

posible definir otros tipos de diámetros De aqui resulta que existe u n cierto n ú m e r o d e b a s e s para los d a t o s de la distribución de la masa y la eficiencia fraccionaria en términos del tipo específico de diámetro seleccionado para el análisis ( S t o c k h a m ) .

Para tratar el n ú m e r o o la distribución de datos de masa con una m a y o r amplitud, es útil establecer primero alguna notación y nomenclatura. C o m o las m u e s t r a s d e partículas contienen

un

número

( d i á m e t r o s ) tienen una

extraordinario

de

partículas,

distribución continua

se

supondrá

( en c o m p a r a c i ó n

que con

los la

tamaños

distribución

discreta). E s t o significa q u e la colección de partículas se puede analizar en t é r m i n o s d e un intervalo diferencial de los tamaños de las partículas (EPA).

Se define como N(dj>) como el número de distribución acumulada, esto es c o m o el número de partículas cuyos diámetros sean iguales o menores que dp, yt N es el número total de partículas de todos los tamaños (Wark).

II 2 c. D I S T R I B U C I O N D E LAS P A R T I C U L A S

Con frecuencia es provechoso caracterizar toda una colección de partículas por medio de un solo diámetro. Los diámetros típicos utilizados con este fin son los modales, medianos y promedios o medios El diámetro modal se define como aquel diámetro en donde ocurre el mayor número de partículas. Se tienen dos valores medianos para los diámetros de las partículas que han demostrado ser útiles en los estudios de la contaminación, se trata del diámetro mediano del número (conteo) y el diámetro mediano de masa. Son especialmente útiles c u a n d o las partículas son esencialmente esfericas el diámetro mediano

del

número,

d f á , es aquel diámetro para el que 5 por ciento de las partículas son mayores ( o menores), por conteo, que íZ/^v/. El diámetro mediano de masa (volumen), ¿/^¿v/ es aquel diámetro para el cual la masa de todas las partículas mayores de í/^v/A/ constituye el 50 por ciento de la masa total (Wark).

El diámetro medio (o aritmético), ^medio-

sc

encuentra, en general, por la suma de todos

los valores de la variable, que luego se divide por la suma de! número total de muestras.

Por tanto, los valores modales, medianos y medios de una distribución de partículas son tres medidas frecuentemente usadas para indicar la situación general de la distribución a io largo de la coordenada del diámetro de un trazado similar

Es importante tener alguna

medida de la amplitud de la distribución Una medida de la amplitud o dispersión, de llama varianza v^ (Stockham).

II2 d

VELOCIDAD

TERMINAL

O Df. A S E N T A M I E N T O

DE

UNA

DF

1 AS

PARTICULAS

Un m é t o d o básico para remover las partículas consiste simplemente en e¡ asentamiento por gravedad Esta técnica se utiliza tanto por la naturaleza como por los diseñadores de equipo industrial Hay un parámetro importante que determina su utilidad; se trata de la velocidad terminal o de asentamiento (rapidez) de una partícula V¡

Se define como la

velocidad descendente constante que alcanza ¡a partícula en una dirección paralela al c a m p o gravitaciona! terrestre, según sobrepase las fuerzas debidas a la flotación y la resistencia de fricción (Wark)

II.3. O R I G E N Y C L A S I F I C A C I O N DEL P O L V O EN LA I N D U S T R I A

Se p r o d u c e una inmensa cantidad de polvo al triturar (beneficio de minerales), moler, barrenar, cribar, cambiar material de una correa transportadora a otra, transportar y también al maquilar, tanto al rectificar como al terminar o pulir, al cardar lino y algodon, al desmoldear en las fundiciones, etc. (Spedding).

El contenido de polvo del aire se caracteriza por el peso de polvo por unidad de volumen (mg/m3) o por el número de partículas contenidas en I cm3. Para que el polvo quede totalmente definido es preciso conocer ambas cantidades ( Evans).

Según las normas de la U R S S para el diseño de edificios industriales (H 101-54), el contenido de polvo no tóxico en el aire en la zona de trabajo no debe exceder los 2 mg/m3 si el polvo contiene más del 10% de cuarzo o amianto; para los demás polvos no tóxicos el máximo permisible es de 10 mg/m3 ( O M S )

El polvo p u e d e tener consecuencias adversas para la salud de los trabajadores. Esta descrito en la literatura, que la inhalación prolongada de grandes cantidades de polvo que

contenga sílice ( S i 2 0 ) o amianto puede ocasionar silicosis o la asbestosis respectivamente La arena cuarzosa y de río, que están constituidas por sílice, se usan ampliamente en l£> fundiciones c o m o constituyentes de la arena de moldeo y arena para machos,

para

chorrear las piezas fundidas, etc. Son también la materia prima principal para producir cerámica, vidrio, porcelana, etc (Baturin)

L o s p o l v o s industriales expelidos por las aberturas y sistemas de ventilación causan la polución atmosférica en los alrededores de las fábricas y los barrios habitados ( W a d d e n ) .

El polvo industrial acostumbra ser una me/cla de partículas de sustancias diferentes una de las cuales es la predominante

Las diferentes clases de partículas también se distinguen

por sus propiedades físicas.

Fn condiciones industriales, las partículas de una nube de polvo pueden cubrir una amplia gama de t a m a ñ o s q u e va desde fracciones de una miera hasta 100 mieras. La distribución por t a m a ñ o s se determina por su origen, el tipo de maquinado, ei nivel de exposición, etc. (Wadden).

II.4. F U E N T E S D E C O N T A M I N A C I O N EN I N T E R I O R E S

L o s o b r e r o s pasan en promedio 8 horas del dia en el interior de los edificios, por lo q u e en los estudios sobre el efecto de los contaminantes del aire sobre la salud del h o m b r e se han de tener en cuenta las diferentes concentraciones de sustancias de este tipo a las q u e se e x p o n e n las p e r s o n a s durante el dia (Stern)

II 4.a. C O N C E N T R A C I O N D E LOS C O N T A M I N A T E S D E I N T E R I O R E S

Estudios con SÍO2 revelan que la concentración de este gas en recintos c e r r a d o s es solo un 2 0 % d e la presente en espacios abiertos. Una experiencia, q u e consiste en dejar entrar en una habitación, a través de una ventana, una ráfaga de aire c o n t a m i n a d o de SÍO2 c o n t r o l a n d o continuamente

la concentración

del gas.

puso d e manifiesto que

esta

disminuye según un proceso de primer orden, con una vida media de 40 a 6 0 minutos, lo cual revela

el significativo efecto ejercido por la superficie de

las p a r e d e s en

el

c o m p o r t a m i e n t o del SÍO2 en recintos cerrados (Spedding)

II 4 b

I N T E R R A C C I O N DE L O S C O N T A M I N A T E S C O N L O S M A T E R I A L E S

DE

INTERIORES

El SÍO2 muestra gran capacidad para ser absorbido En los últimos a ñ o s se ha investigado la capacidad de sorción para el SÍO2 de muchos materiales de interiores. M e d i d a s d e la concentración d e SÍO2 en interiores y exteriores de algunas c a s a s alemanas revelan q u e las superficies internas pierden su capacidad de sorción d e SÍO2 c o n el tiempo, f e n o m e n o q u e es muy importante en superficies pintadas y encaladas. Por consiguiente, en las casas antiguas la concentración de SO2, se aproxima, con e tiempo, a la c o n c e n t r a c i ó n exterior (Evans).

II.5 V E N T I L A C I O N L A B O R A L

Esencialmente, la ventilación es la ciencia que estudia c o m o regular la r e n o v a c i ó n de aire en los edificios

Para la solución de los problemas de ventilación genera! se precisa saber la cantidad de i m p u r e / a s q u e se incorporan a aire por unidad de tiempo, siendo también esencial el c o n o c i m i e n t o de los mecanismos de propagación

y como

pueden

ser

modificados

mediante ventilación ( Baturin).

La cantidad d e aire requerido para la ventilación se puede reducir considerablemente extrayendo aire en las z o n a s donde la concentración de las impurezas sea más elevada. Las c o n c e n t r a c i o n e s de los contaminantes según las normas difieren sus niveles de a c u e r d o a si es en el exterior, (en la chimenea) o en el lugar de trabajo , siendo esta última una concentración m á s baja. Esta estratificación de concentraciones se obtiene sumunistrando el aire p u r o a un nivel cercano al suelo y extrayendo el aire viciado p o r la parte más alta del edificio. Si el aire p u r o entrase por el techo, al descender modificaría la c o n c e n t r a c i ó n de los estratos, al mezclarse con aire viciado, d a n d o por resultado q u e si n o se a u m e n t a s e el suministro d e aire puro la concentración de C O en la zona d e t r a b a j o subiría hasta 0.01 g / m 3 más. Para mantener la concentración deseada seria necesario incrementar la cantidad de aire suministrado en una proporción de 1.5 aproximadamente. P o r consiguiente, la cantidad d e aire que es preciso renovar depende directamente de la disposición de los elementos de ventilación (Wadden).

Para los oasis d e aire es necesario conocer las condiciones q u e harán posible q u e un espacio r o d e a d o de paredes laterales de unos 2 metros de altura abierto por la parte superior se mantenga lleno de aire puro y fresco a pesar de estar r o d e a d o d e aire caliente o contaminado (Baturin).

Para obtener una buena ventilación y sobre todo para decidir los sitios d o n d e conviene colocar aspiradores es necesario tener una idea general de la naturaleza de las corrientes d e aire que se originan en los focos de polución. Los dibujos e s q u e m á t i c o s siguientes están destinados a proporcionar cierta idea de dichas corrientes

El dibujo a muestra una corriente ascendente de aire originada por un c u e r p o caliente cualquiera (un molde lleno de metal fundido, un baño industrial de agua o solución acuosa caliente, etc.). Este tipo de corrientes además de calor, pueden arrastrar gases, v a p o r e s o polvos nocivos. En el e s q u e m a / s e muestra la corriente de aire polvoriento que se origina c u a n d o se vierte material en polvo. C u a n d o se vierte el material se libera el aire q u e éste lleva atrapado, pero arrastra consigo gran cantidad de partículas diminutas. Además, el aire así liberado a u m e n t a la presión. Este fenómeno ocurre cuando se transfiere material d e una banda t r a n s p o r t a d o r a a otra, cuando se carga una tolva, etc (Baturin)

D e b e n tenerse en cuenta los siguientes factores: 1. La forma geométrica del edificio 2. L a situación e importancia de los focos que cambien el estado y c o m p o s i c i ó n del aire, en particular los q u e constituyen fuentes de calor ( o frío) y de gases. 3. Las corrientes originadas por las fuentes que a c a b a m o s d e mencionar. 4. Situación de las entradas y salidas de aire en el edificio, así c o m o su tipo y dimensiones.

Las condiciones en q u e debe mantenerse al aire en la zona d e trabajo (llámese z o n a de trabajo al espacio c o m p r e n d i d o entre e nivel del suelo y el nivel de respiración, e cual oscila entre 1.5 y 2.0 metros). Se determina por consideraciones de higiene

Una vez

establecidas estas condiciones se calculan los parámetros del aire entrante y saliente.

L o s principales problemas del aetodinamica de la ventilación, la cual se basa en la aerodinámica general son que cantidad de aire debe introducirse, c o m o introducirlo y por donde, c o m o extraer el aire viciado y en general c o m o diseñar un sistema de ventilación que resulte sencillo, eficaz, y económico La aerodinámica estudia el flujo interno y externo y asi mismo la teoría del chorro libre (Baturin)

Las impurezas que alteran el estado y composición del aire se p r o p a g a n en forma de c h o r r o s en la mayoría de los casos circulación

en

el

edificio

La acción reciproca entre los c h o r r o s de aire y su

determinan

la

distribución

de

las

temperaturas,

las

c o n c e n t r a c i o n e s de gases y sus velocidades ( O M S )

E s i m p o r t a n t e para la ventilación la rama de la aerodinámica q u e estudia los p r o c e s o s d e aspiración, ya que es necesario conocer la Ley de la variación de la velocidad en función del área de la boca de aspiración, la distancia a la boca la velocidad inicial y los movimientos del aire en el interior del edificio (Evans)

II.5.a. E L P O L V O Y S U S P R O P I E D A D E S EN R E L A C I O N A LA V E N T I L A C I O N

Las p r o p i e d a d e s físicas de una sustancia finamente suspendida en el aire y las q u e posee la misma sustancia c u a n d o forman masa compactas son muy distintas La diferencia se debe a q u e las partículas presentan una superficie de contacto con el aire m u c h o mayor, lo cual aumenta e n o r m e m e n t e el número de moléculas activas tanto físicas c o m o químicamente (Wadden).

ir

Las sustancias que se queman en presencia de aire con toda normalidad c o m o el azúcar, el carbón, y el almidón, si se muelen hasta convertirlas en polvo fino, explotan con gran fuerza al iniciarse la ignición (Waddcn)

La mayor superficie de contacto que presentan las sustancia molidas acelera el intercambio de moléculas entre la fase dispersa y el medio (Wadden)

11.5.a 1 C L A S I F I C A C I O N D E LAS P A R T I C U L A S D E A C U E R D O A L O S R I E S G O S DE TRABAJO

La clase I incluye los polvos muy inflamables Cualquier fuente de calor, por ejemplo la q u e se g e n e r a al encender una cerilla es sufucuente para inflamarlos En esta clase están incluidos los polvos de azúcar, dextrina, corcho, almidón, cacao, y harina de arroz.

La clase II incluye los polvos q u e solo se inflaman en presencia de una f u e n t e de calor p o d e r o s a ( a r c o eléctrico, mechero de bunsen) c o m o el polvo de cuero, serrín,

tortón de

semillas oleaginosas, salvado, seda, etc.

La clase III incluye los polvos no inflamables en condiciones de la industria debido a q u e presentan un mayor t a m a ñ o d e partículas y a que contienen un elevado p o r c e n t a j e de materias no explosivas. Esta clase incluye el tabaco, carbón metalúrgico, c a r b ó n vegetal, hollín de fundición, coque, grafito, etc. (EPA).

116. I N S T R U M E N T A C I O N P A R A D E T E R M I N A R LA C O N C E N T R A C I O N D E UN CONTAMINANTE

La determinación d e la cantidad de un contaminante, presente en una corriente de gases de escape,

o en

el ambiente

atmosférico,

requieie

mucho

cuidado

y el uso

de

una

instrumentación sensible puesto que, en cualesquiera de los casos, la concentración del contaminante q u e interesa, es pequeña Debido a la similitud de los requisitos básicos para obtener un m u e s t r e o preciso de los gases y de ios tipos e m p l e a d o s de instrumentación, ambas áreas se tratarían juntas (Wark)

117. D E T E R M I N A C I O N

DEL GRADO

DE E X P O S I C I O N

A LAS

PARTICULAS

T R A N S P O R T A D A S POR EL A I R E

La exposición d e partículas transportadas por el aire ocasiona retención de una c i e ñ a cantidad de polvo en los pulmones, que no puede medirse directamente en el hombre.

El g r a d o de exposición se determina indirectamente según la concentración de partículas t r a n s p o r t a d a s p o r el aire, la duración del trabajo y la tasa de ventilación pulmonar.

En la determinación de la concentración de partículas en el aire p u e d e n emplearse d o s métodos: La determinación del numero de partículas en un volumen determinado ( r e c u e n t o de partículas) o su masa ( m é t o d o gravimetrico). El m é t o d o d e r e c u e n t o de partículas se empleaba

en

forma exclusiva

hasta los años sesenta,

pero

desde

entonces

se

ha

r e e m p l a z a d o on la mayoría de los paises por le m é t o d o grasimétrico. Sin embargo, el recuento

de partículas

sigue siendo el m é t o d o

acumulación de polvos fibrosos

>n

más importante

para determinar

la

A fin de poder comparar las antiguas medidas basadas en el recuento de partículas con los valores

gravimétricos,

se

ha

tratado

de

convertir

el

recuento

de

panículas

en

concentración de masa. Eso sólo es posible cuando se conoce la distribución del tamaño de las panículas y la densidad especifica relativa al polvo

En el caso del polvo no se

puede dar un factor general de conversión

Ayer y colaboradores,

valiéndose de técnicas de muestreo simultáneo con golpeador

(recuento de panículas) y de instmmentos gravimétricos determinaron depósitos de granito de Vermont

que

10 millones de panículas por pie cúbico

en

los

(mpppc)

equivalen a una concentración de polvo de cuarzo inhalable de 100 microgramos/m3 (polvo total que contiene de 2 5 % a 35% de sílice libre)

Theriaulí

y col. encontraron una relación un poco diferente en la que 10 mpppc (353

panículas/ml) corresponden a 80 microgramos de cuarzo/m3 (tamaño inhalable).

II.8.

DETERMINACION

DE

LA C O N C E N T R A C I O N

DE

LA

MASA

DE

LAS

P A R T I C U L A S T R A N S P O R T A D A S POR EL AIRE

L o s m é t o d o s de muestreo y análisis de polvo empleados en la práctica pueden dividirse en tres clases principales, a saber:

a) Recolección

sin segregación

por tamaño (muestra de polvo total):

Las muestras de polvo recogidas de esta forma pueden analizarse más detalladamente empleando técnicas como el recuento de partículas (microscópica óptica), el análisis gravimetrico (verificación del peso de la muestra) y el análisis clinico. Esas muestras pueden analizarse también para determinar la distribución de las partículas según el t a m a ñ o empleando técnicas como microscopia, elutriación y sedimentación.

b) Recolección

con segregación

por

¡amaño:

Este tipo de muestreo implica alguna forma de separación de las partes de la muestra de polvo recogida, según el tamaño de la partícula en el m o m e n t o del muestreo. Eso puede ser, por ejemplo, la separación en dos partes (inhalables y no inhalables) o en muchas otras, cada una de las cuales corresponde a un tamaño determinado.

Esas

muestras pueden examinarse mas detalladamente mediante análisis gravimétrico, recuento de partículas o análsis químico.

c) Determinación

del tamaño un

recolección.

Se pueden determinar las características del tamaño de las partículas de una nube de polvo, por ejemplo, mediante analisis eléctrico u óptico del tamaño, sin recoger ninguna muestra.

La mejor forma de determinar la exposición a las partículas transportadas por el aire que causan la clase de neumoconiosis es mediante evaluación de la fracción inhaiable de polvo.

II.9. A N A L I S I S DE P A R T I C U L A S

La mayor parte de los dispositivos empleados en el muestreo de los contaminantes de partículas en el aire, son meramente colectores. El análisis de partículas y la determinación de su cantidad se deberán efectuar por separado. C o m o las partículas se pueden encontrar en las fases tanto sólidas como líquidas, puede que se requieran diversos tipos de colectores. En m u c h o s casos, los diferentes colectores podrán ser utilizados en serie. Se deberá tener cuidado e impedir acumulación de partículas sobre las paredes de la sonda de muestreo y el tubo de conexión

Se deberá también hacer notar que si los colectores de

partículas preceden a los muestreadores de gas, puede ocurrir que los gases que se desee aislar puedan ser adsorbidos o experimentar una reacción química sobre las superficies de las partículas acumuladas. Se debe evitar esta situación indeseable (Wadden)

Los mecanismos básicos e m p l e a d o s en la operación de estos colectores son del mismo tipo q u e los u s a d o s en grandes dispositivos d e control d e las partículas, p o r esta razón, estos colectores se pueden considerar colectores en miniatura. Quiza el filtro constituye el colector de uso más generalizado. Se dispone de gran variedad de e l e m e n t o s

filtrantes

básicos: discos de papel, papel plegado, algodón, bolsas de lana o asbesto, fibras d e vidrio o

de lana,

rejillas de alambre,

etc. Pequeñas

torres e m p a c a d a s

húmedas,

simples

dispositivos d e burbujeo, y lavadores venturi, se utilizan c o m o colectores de d e p u r a c i ó n o lavado.

También

se

dispone

de

precipitadores

eléctricos

y

pequeños

separadores

ciclónicos, se usan m u c h o los impactadores. en estos dispositivos, el g a s c o n t a m i n a d o fluye a través d e un p e q u e ñ o orificio y choca contra la platina d e un m i c r o s c o p i o o sobre la superficie d e un líquido. Cierta cantidad de partículas se acumula en la superficie. En la mayoría de los c a s o s se distribuye una serie de orificios y superficies colectoras, d e m o d o tal q u e el t a m a ñ o del orifio se reduce progresivamente Así se recogen partículas cada v e z menores, y en cada platina de microscoipio se acumula un intervalo limitado d e t a m a ñ o d e partículas. Se reporta que c u a n d o se utilizan velocidades sónicas, se acumulan partículas de tamaños tan p e q u e ñ o s c o m o de 0 1 micrómetros, por medio d e i m p a c t a d o r e s h ú m e d o s (Wadden).

Se pueden utilizar c o n j u n t o s g r a d u a d o s de rejillas de tela metálica o un microscopio para medir el tamaño de las partículas recogidas

Se puede utilizar la química h ú m e d a para

determinar la composición química de las partículas. Se trabaja en la actualidad en el desarrollo d e dispositivos y procedimientos que utilicen rayos láser a fin de p o d e r medir las partículas arrastradas por el aire. La intensidad del, rayo es atenuada en p r o p o r c i ó n a la concentración y t a m a ñ o d e la partícula presente en el rayo. Se pronostica q u e en el f u t u r o los lásers tendrán una amplia aplicación (Wark)

II 10 A N A L I S I S D E A I R E P A R A C O N T A M I N A N 1 ES EN L L L U G A R DE T R A B A J O

El equipo de muestreo para la evaluación de exposiciones o s x p a d o n a l e s m a r c o una evolución a través de v a n a s en dilección a la disminución del mismo Por ejemplo, durante 1920 se uso el impinger Greenberg-Smith muestreador de aire para g a s y partículas. Este equipo fué desplazado en 1930 por el midget impinger, el cual es de m e n o r t a m a ñ o y requiere de una b o m b a más pequeña Ultimamente los impinger han sido desplazados por los m u c s t r e a d o r e s manuales consistentes en filtros de membranas y p e q u e ñ a s baterías para materiales particulados (First)

El 11 de enero de 1982 se realizaron evaluaciones de agentes físicos contaminantes a petición del sindicato de ia empresa metal mecanica Talleres Industriales S A d e C.V.

II. 11. E S T R A T E G I A D E M U E S T R E O

La situación sencilla e ideal de tener a un solo trabajador dedicado a una o p e r a c i ó n ordinaria sin estar sujeto a variaciones ambientales apreciables raramente o c u r r e de la práctica P o r tanto, es necesario tomar una muestra representativa de varios t r a b a j a d o r e s a fin d e determinar

el g r a d o

de

exposición

y las variaciones

correspondientes.

La

concentración d e diversas clases de polvo en el aire q u e respiran dorante su turno de ti abajo p u e d e fluctuar hasta 100 veces, ta naturaleza física y química del polvo también puede variar. E s posible que los trabajadores iealicen diferentes oficios en un sitio o q u e desplacen de un p u n t o a otro; algunos trabajos pueden implicar continuo movimiento

Los

oficios p u e d e n variar durante el día o la semana laboral, ya sea al azar o siguiendo una pauta regular, y lo mismo las condiciones de! medio entre las estaciones de verano e invierno. Es preciso tener encuerna los siguientes factores para calcular la manera válida el g r a d o d e exposición en un tiempo determinado, localización (lugar d o n d e se debe t o m a r la muestra), duración (clase de muestreo),

tiempo ( m o m e n t o

muestra), y n ú m e r o de muestras que se deben recoger.

oportuno

para t o m a r

la

La localización del muestreo debe seleccionarse de acuerdo con la finalidad de! mismo, cuando se trata de determinar el grado de exposición de los trabajadores, la localización más representativa es la zona de respiración, que se puede definir como una esfera de 60 cm de diámetro que rodea la cabeza del trabajador.

Se recomienda el empleo de muestreadores personales para poder tener en cuenta la movilidad de los trabajadores y dar una mejor indicación de ¡a exposición. C o m o no es posible que cada trabajador lleve un mucstreador, se pueden agrupar en "zonas de exposición" o en "grupos laborales", según factores tales como la similitud del trabajo, la movilidad y la similitud respecto a los peligros y a la clase de medio trabajo.

La duración del muestreo depende de factores tales como el volumen minimo de la muestra necesaria (que está directamente relacionado con los requisitos y la sensibilidad del método analítico q u e se pretende emplear para realizar este muestreo) y la clase de efectos que para la salud tiene el agente en cuestión

Cuando el agente p r o d u c e efectos

crónicos, c o m o los polvos que causan la neumoconiosis, la exposición media es el factor de mayor importancia y, por tanto, el muestreo debe cubrir todo el día o turno d e trabajo. Una muestra tomada en un solo lugar no es representativa de la exposición media, que puede cambiar substancialmente durante el día.

Walton y sus colaboradores

y

tíurley

y sus colaboradores

han empleado un m é t o d o

basado en el muestreo ambiental retrospectivo en determinadas minas del Reino Unido en busca de una aproximación determinada más directa de la exposición acumulativa.

11.12. M E T O D O S D E M U E S T R E O

El volumen de una muestra que va a ser colectada es dependiente de una estimación de la cantidad de material que se va a encontrar en la atmósfera, la sensibilidad del m é t o d o analítico y la norma

estandard

Muestra

suficiente debe ser recolectada

para

una

cuantificación de cantidades reales y que no son mayores de la mitad d e la norma y un décimo de la norma estandard (First).

11.12 a M E T O D O S D E M U E S T R K ) PARA P A R T I C U L A S

Las muestras de partículas se obtienen por un muestreo instantáneo o integrado

Las

muestras instantaneas son usualmeme tomadas por un konimetro o algo similar el cual toma en un p e q u e ñ o volumen de aire altas velocidades a través de un plato de vidrio en el que

las partículas

son

depositadas

Despues

de

la deposición,

las

partículas

son

examinadas y cuantificadas por microscopía de campo brillante u o p a c o Una muestra muy pequeña es necesaria c o m o el número de panículas del aire exterior en miles de cientos de partículas p o r pie cúbico y en interiores contaminados la cantidad de partículas es aun mayor ( W a d d e n ) .

Para m u e s t r a s integrales o continuas de partículas, varias f u e r z a s físicas (gravedad, impacto, electroforesis, termoforesis y difusión) son empleados para colectar muestras. Ei t a m a ñ o d e las partículas determina el muestreador q u e se debe utilizar y el volumen de la muestra d e p e n d e de la concentración (Peterson).

II.12.b. D E T E R M I N A C I O N D E L T A M A Ñ O D E LA P A R T I C U L A

El término partícula es definido c o m o una masa discreta de material sólido ó liquido. Si se desea determinar el tamaño de las partículas a la cual un individuo es e x p u e s t o , p o r lo que la muestra debe ser individuo (Stockham),

transportable para q u e refleje ei patrón laboral lo más posible del

El tipo y la naturaleza de las panículas suspendidas presentes deben ser bien definidas en cuestión de forma y transformación para un mejor desempeño del programa de muestreo. Por ejemplo si la panícula en suspensión presenta grandes agregados se escoje una impactacíón incrcial para la colección de partículas individuales, por lo que los agregados pueden

ser

fácilmente destruidos

a

panículas

de

menor

tamaño.

Los

resultados

subsecuentes durante la medición pueden, por lo tanto, tener o no relación con el tamaño y la forma de las panículas presentes en el medio. Esta situación debe ser prevenida estudiando inicialmente las panículas suspendidas presentes de acuerdo a su composición (liquida o sólida), forma, características y tamaño (MSAC).

Las partículas generalmente se clasifican de acuerdo a la forma

en las siguientes

categorías: 1) esférica 2) cúbica - irregular 3) hojuelas 4) fibrosa 5) flóculos condensados (agregados)

Las partículas esféricas se originan o existen como humos, polen, o c o m o producidos

de la evaporación.

diminutas de minerales y ci/kkrs. Lint

Ejemplos de panículas cúbica-irregular

son

residuos formas

Los minerales casi siempre asumen la forma de hojuelas.

. fibras naturales y asbestos son ejemplos de partículas

fibrosas.

Los h u m o s de

carbón, gases y otras partículas finamente divididas presentes en altas concentraciones se combinan para formar un aerosol compuesto de partículas largas en forma de agregados. L o s agregados de este tipo son llamados flóculos

(Stockham).

El rango de los tamaños de las partículas los cuales deben ser definidos para cualquier sistema es por lo general muy difícil. Aunque pensemos que este es el caso, el rango del tamaño de la partícula de interés y aquellas partículas que van a ser muestreadas no deben cubrir t o d o el espectrum de tamaño de las partículas contenidas en el ambiente a

mucstrcar. Por lo tanto, el rango de tamaño de ínteres debe ser definido s e p a r a d a m e n t e y establecer necesariamente con esta información la selección del m é t o d o d e m u e s í r e o y la técnica de medición (Peterson).

El t a m a ñ o de la partícula se mide invariablemente y r e p o l l a d a con su diámetro o radio actual o equivalente

El diámetro equivalente es determinado con una medición lineal

directa de la partícula, asi c o m o en la partícula de forma cubo-irregular , o midiendo un parámetro

de

la

partícula

con

la

cual

se

relaciona

su

respectivo

tamaño.

C o n s e c u e n t e m e n t e , el tamaño de la panícula tiene muchos significados y el investigador debe definir y emplear ese significado a los que más describa las p a n í c u l a s m u e s t r e a d a s (Peterson).

C u a n d o la muestra es transformada para una medición microscópica, la muestra

de

partículas es colectada en un filtro, plato p r e á p i t a d o r o un colector liquido En cualquier caso, las p a n í c u l a s colectadas son comunmente medidas de a c u e r d o a los m é t o d o s p r o p u e s t o s p o r M a n i n G , Feret., o por el uso de un globo y graticulados circulares, (los retículos de P o r t o n son un ejemplo) El diámetro d e Martin es la longitud d e una linea horizontal q u e divide por la mitad el área de la panícula. El d i á m e t r o de Feret es la longitud de la dimensión horizontal más larga a través de la partícula q u e se ve a) microscopio. C u a n d o se usa el globo y el graticule circular, el d i á m e t r o d e la partícula es definido c o m o el diámetro d e un circulo cuya área es igual al área p r o y e c t a d a de la partícula observada.(Peterson).

DIAMETRO DE FERET

DIAMI.TRO DF. MARTIN

GRATICULE CIRCULAR

El tamaño de la partícula determinado midiendo varios parámetros de la p a n í c u l a otros que una directamente de una dimensión de tamaño lineal es transformada por lo cual significa c o m o una sedimentación, permeabilidad, adsorción, difusión., y c o n d e n s a c i ó n de la formación del núcleo. Cada M é t o d o directo de medición resulta un d a t o único del tamaño de la panícula Los factores de conversión de un dato a o t r o son aplicables solo a la partícula para la cual un factor específico es d e t e n n i n a d o

Por lo tanto, un m é t o d o

universal para usarse en la selección de una muestra apropiada y el m é t o d o de medición es seleccionado de a c u e r d o a los datos del tamaño de las p a n í c u l a s y la forma más estrechamente

relacionada con el uso que se les daran

a los resultados

obtenidos

(Williamson).

Las partículas deben ser de un tamaño heterogéneo, y c u a n d o son m e d i d o s los resultados son p r e s e n t a d o s y estudiados por m é t o d o s estadísticos (Peterson)

Las partículas cuyo tamaño es inferior a 0.1 mieras presentan, un movimiento d e s o r d e n a d o llamado movimiento Browniano. Estas partículas o se asientan muy lentamente siguiendo una trayerctoria zigzagueante (partículas de 0.1 - 0 05 m i c r ó m e t r o s de radio) o no se asientan en absoluto, t o m a n d o parte en los movimientos moleculares del aire-radio de las partículas de 0.001 micrómetros o menor (en cuyo caso se difunde en t o d a s direcciones). La distribución de t a m a ñ o s de panículas en una nube de polvo no p e r m a n e c e constante. Son varios los factores que pueden ocasionar la coagulación de las panículas, y por lo tanto p r o v o c a r su asentamiento.

«

C a d a motita d e polvo esta rodeada por una capa de aire adsorbido, cuya presión parcial es máxima en la superficie de la partícula y disminuye rápidamente con la distancia hasta ser igual a la presión atmosférica. Esta es la r a / o n por la que los polvos finos no se aglutinan después de largos periodos de almacenaje, sino que Huyen c o m o si fueran líquidos.

De a c u e r d o a la tabla de distribución por tamaño de partícula presentada por ( W a d d e n ) el porcentaje del n ú m e r o d e partículas en aire de las fundiciones varia d e la siguiente manera.

T a m a ñ o medio de la partícula I 2 micrómetros T a m a ñ o de la p a r t í c u l a

Porcentaje

0.0 - 0.49 0.5 - 0.99

26 0

1.0 - 1 49

48.0

1.5 - 1.99

170

2.0 - 2.49

8.0

2 5 - 2.99

1 0

La mayoría de las partículas minerales , vegetales y animales contenidas en el polvo tienen un tamaño comprendido entre 6 0 y 25 0 mieras y la mayoria de los polvos metálicos tienen un t a m a ñ o interior a 2,0 mieras

II 12 c V E L O C I D A D

El polvo fino se asienta muy lentamente. En la siguiente tabla dada al pie se encuentra el tiempo estimado en minutos, necesarios para la caída del polvo de sílice desde una altura de un píe, en aire quieto.

Tabla: 1 .Tiempo estimado en minutos necesarios para ¡a caída de polvo de sílice. Tamaño

Tiempo de caida

(en micrones)

(en minutos para l pie)

1/4

590.0

1/2

187.0

1

54.0

2

14.4

5

2.5

II. 12 d

EVALUACION

DE

MUSl'RAS

DE

SUSTANCIAS

i>L

RESPIRACION

PELIGROSA

En Sos últimos años ha crecido el reconocimiento de ¡a importancia del m u e s t r e o selectivo de polvo respirable, décadas airas en las que las características de selección de t a m a ñ o del tracto respiratorio h u m a n o fueron ignoradas El único m é t o d o estandard q u e realizaba una discriminación de !as partículas no respirables era el muestreador impinger de c a m p o de luz con ia técnica de contco para pneumoconiosis que producen los polvos

Algunos

aparatos atrapaban partículas alrededor de 3/4 de mieras en un medio líquido.

Las

muestras eran analizadas por un contco de partículas que se ubican al principio de una célula de c o n t e o m o j a d o y son visibles cuando se observa a través de una lente objetiva de lOx Las partículas mayores de 10 mieras observadas durante el c o n t e o son t o m a d a s c o m o partículas no respirables por algunos higienistas ambientales En las alternativas m o s t r a d a s por ios análisis gravimétricos de tocias las partículas totales presentes en la muestra, no existe m a n e r a de diferenciar aquellas partículas de mayor tamaño (Lippmann).

La peligrosidad de las partículas varia de acuerdo a sus propiedades físicas, químicas y biológicas. Estas propiedades determinaran la toxicidad de la partícula y sus interacciones con el lugar en d o n d e se deposite. Una consideración básica es q u e esta toxicidad d e cada una de ellas varia grandemente con el sitio de deposición en el tracto

respiratorio

(Lippmann).

Existe

un

número

mayor

de

subdivisiones

en

el

tracto

respiratorio

que

difiere

m a r c a d a m e n t e en estructura, t a m a ñ o y función, y en la cual tiene diferentes m e c a n i s m o s para la eliminación de la partícula. Por lo que, una determinación completa de dosis tóxica de inhalación d e p e n d e de la deposición regional y el tiempo de retención del sitio d e deposición y a través de las rutas de eliminación, en conjunto c o m o las p r o p i e d a d e s de las partículas (Lippmann).

Se considera que el tamaño de ¡as partículas de polvo que pueden entrar en los pulmones es inferior a 5 mieras en la mayor parte de los casos, siendo el t a m a ñ o m á x i m o d e 10 mieras, las partículas mayores se asientan sobre las membranas m u c o s a s d e los c o n d u c t o s respiratorios superiores (nariz y garganta). Las partículas de t a m a ñ o inferior a 5 mieras son las más peligrosas por sus efectos en los tejidos pulmonares (C1S).

El p u n t o de vista de que las partículas de 0 5 - 0.25 mieras o m e n o r e s son relativamente inofensivos, no es c o m p a r t i d o por las autoridades modernas en materia de higiene. Hay f u n d a m e n t o s para creer que cuando estas partículas no se detienen en la nariz, pueden penetrar muy p r o f u n d a m e n t e en los alveolos pulmonares

Las investigaciones muestran que en aire de los locales industriales predominan

las

partículas inferiores a 10 mieras, siendo inferiores a 2 mieras entre un 4 0 - 9 0 p o r ciento. El p o r c e n t a j e de partículas inferiores a 2 micrómetros es mayor en los

minerales

inorgánicos y polvos metálicos q u e los polvo orgánicos

En

1964,

Buck

y

Brown

realizaron

una

investigación

sobre

los

efectos

de

la

contaminación del aire, en humanos, animales y plantas. Aquí se señalan los e f e c t o s producidos

por

diferentes

contaminantes

de

acuerdo

al

tiempo

de

exposición,

c o n c e n t r a c i o n e s máximas y mínimas y los efectos que pueden causar a la salud, las partículas orgánicas ( de agentes asmagénicos) y los efectos c o n s e c u e n t e s en la

fruición

pulmonar, mucosa, estress severo y en el tejido orgánico. La concentración mínima de partículas orgánicas es de 0.02- 0.05 ppm y la máxima es de 0.60 - 0 . 8 0 ppm. El tiempo de exposición varia desde instantáneamente hasta 120 minutos, esto es de a c u e r d o al órgano afectado.

En el c a s o de partículas suspendidas y materia depositada existen desde los e f e c t o s d e significancia epidemiológica con una concentración máxima de 500 m i c r o g r a m o s

por

metro cúbico en 24 horas, hasta efectos de incomodidad con c o n c e n t r a c i o n e s máximas de

150 mierogramos por metro cúbico a 1 5 microgramos por centímetro cuadrado de 24 horas a 30 dias ( Duck, 1964 )

Crockcr

v Lolahoradorcs,

en 1987, utilizaron una encuesta longitudinal de la Universidad

de Michigan, con el fin de estimar los efectos de la contaminación del aire en ia morbilidad. La investigación consiste en 2 etapas

En la primera, los autores buscan

determinar la asociación entre mediciones de efectos agudos y crónicos de la salud y promedios anuales del CO2. anhídrido sulfuroso y el total de partículas en suspensión, en los c o n d a d o s en que se hace el nuiestreo { Myrick, 1987 )

En 1()8.1 se realizó un estudio psicosocial de los trabajadores de la empresa

Al mismo

tiempo se realizó un estudio general de las condiciones y medio ambiente en la etapa No. 4, analizando los accidentes registrados en los años de 1981, 1983, 1983 (Noviembre), en estos tres a ñ o s se registraron un total de 3^0 accidentes de trabajo, de los cuales el 9 0 % c o r r e s p o n d i o ai área de producción

En

1988

se

realizó

un estudio

específico de seguridad

e

higiene en

el

trabajo,

sobresaliendo el área de producción con el 86 3% de los 88 casos registrados en la empresa, en el periodo de estudió de 1983

En 1990 se realizó un estudio general de las condiciones y medio ambiente de la empresa (etapa N o . 4 ) en conjunto con un Programa de Seguridad Anual (Etapa N o 6). ( ÍMSS, 1990 )

11.13. E V A L U A C I O N DEL POI VO T O T A L

La meta del mu es t reo del polvo total consiste en obtener una muestra representativa de las partículas transportadas por el aire Es posible usar diversas clases de instrumentos para el m u e s t r e o según la clase y el grado de exposición

por ejemplo muestreadores

personales con filtros de membrana y de alto volumen con filtro y

precipitadores

electrostáticos. L o s elementos básicos de t o d o sistema de muestreo del polvo total son un movilizador de aire un contador y un cabezal de muestreo La mejor f o r m a d e obtener datos sobre las concentraciones del polvo en la zona de respiraciones es mediante muestreo personal. El muestreador consta de un movilizador portátil d e aire con un contador incorporado ( que se sujeta de ordinario al cinturon del trabajador) y un portafiltros con filtro de membrana (se coloca de ordinario en la solapa o casco del trabajador para

que este en la zona de respiración).

gravimétricos de las muestras de polvo

Este

método

exige

análisis

Los filtros se pesan c u i d a d o s a m e n t e antes y

despues de! m u e s t r e o y ¡a diferencia de peso se emplea junto con el volumen total de la muestra d e aire para calcular la concentración media de polvo t r a n s p o r t a d o por el aire durante el tiempo d e muestreo.

11.14. E V A L U A C I O N DE P O L V O I N H A L A D L E

La finalidad del muestreo del polvo inhalable es estraer en forma selectiva una fracción de las partículas transportadas por el aire según se define en las curvas que simulan la acumulación de partículas en el comportamiento pulmonar de las vias respiratorias del ser humano.

L o s instrumentos

seleccionados

deben

simular lo que o c u r r e en las vías

respiratorias h u m a n a s después de la inhalación. En la práctica la recolección se realiza en dos etapas: 1) C o n un precolector (preselector, preseparador), que retira de la muestra de polvo las partículas que tiene pocas posibilidades de llegar hasta los alveolos. 2) Con otra clase de colector, por ejemplo un filtro que recojera las partículas q u e pueden llegar hasta los a l v e o l o s , es decir la porción inhalable de polvo.

Los elementos básicos de todo sistema de muestreo de polvo inhalable son iguales a los de! m u e s t r e o de polvo total, con excepción de que el cabezal de m u e s t r e o p u d e ser un precolector o un colector. También, en este caso se emplean m u e s t r a d o r e s personales que

constan de una bomba ( adjunto al cinturon del tiabajador) con un contador i n c o r p o r a d o y un cabezal de muestreo (que ei trabajador puede llevar en la solapa), f o r m a d o por un piecolector centrifugo y un portalibros con un filtro de membrana

En condiciones de producción definida, la proporción de polvo inhalable y total es relativamente

estable,

y

la

fracción

inhalable

puede

determinarse

a

partir

de

la

concentración del polvo total Sin embargo, esa relación difiere ¡>egun ios cambios en los m é t o d o s de producción, por tanto, los resultados obtenidos no admiten c o m p a r a c i ó n

En

un estudio reciente se observo que la proporción de la fracción inhalable oscilaba entre I . 3 % y 4 . 6 0 % del polvo real, según la clase de trabajo

Se ha d e m o s t r a d o que el contenido de cuar/.o de las muestras de polvo total y de la fracción inhalable es distinto. En el estudio citado se encontraron diferencias de casi 100%. Por tanto, las diferencias en las características de separación ocasionan diferencias en la evaluación del potencial fibrógeno de la exposición al polvo

Con esto se d e m u e s t r a n las dificultades para vigilar la acumulación d e polvo t r a n s p o r t a d o por el aire en el lugar de trabajo.

II.15. C A R A C T E R I S T I C A S D E L A P A R A T O U T I L I Z A D O P A R A D E T E R M I N A R LA CONCENTRACION DE POLVO

IMP1NGER

Es un aparato por medio de! cual el aire es impulsado en cantidades determinadas, a alta velocidad, a través de una boquilla de pequeño diámetro, en dirección al f o n d o de un recipiente de vidrio parcialmente lleno de un liquido c o m o agua, alcohol o una mezcla d e estos líquidos. La alta velocidad con que las partículas de polvo c h o c a n con el liquido,

determina su humedecimiento y su retención. Una porcion de este liquido es luego examinada al microscopio y el número de partículas presente es c o n t a d o

El "Midget-Impingcr" toma muestras a razón de un décimo de pie cúbico por minuto y es o p e r a d o por una b o m b a de mano, de cuatro cilindros, de ingenioso diseño. La bomba, actuando en c o n j u n t o con un regulador de vacio, mantiene una succión c o n s t a n t e sin ser afectada por p e q u e ñ a s variaciones en la uniformidad de manejo del manubrio. El aparato está contenido en una caja compacta y resistente, junto con diez t u b o s d e

vidrio

calibrados, para la toma de muestras

Por su bajo peso, p e q u e ñ a s dimensiones y fácil operatividad este m o d e r n o instrumento abre n u e v o s c a m p o s en la toma de muestras de polvo con el m é t o d o

"impinger".

Localidades aisladas, espacios reducidos o confinados, falta d e corriente eléctrica o de aire c o m p r i m i d o no representan obstáculos para el "Midget Impinger" ( M S A C " )

11.16. C O N C E N T R A C I O N E S A M B I E N T A L E S M A X I M A S P E R M I S I B L E S ( C A M P )

L o s valores Umbrales o concentraciones ambientales máximas permisibles ( C A M P ) se refieren a las concentraciones

de sustancias suspendidas

en el aire y

representan

condiciones en las cuales se considera q u e casi t o d o s los trabajadores pudieran e x p o n e r s e repetidamente, día tras dia, sin sufir efectos adversos. Debido a q u e la susceptibilidad varía g r a n d e m e n t e de un individuo a otro, la exposición a los niveles indicados pudiera producir incomodidad a algún trabajador hasta niveles inferiores, o a g r a v a r una condición o e n f e r m e d a d profesional pre-existente.

Estas concentraciones

máximas no deben considerarse c o m o líneas divisorias entre

concentraciones seguras o peligrosas, sino usarse a manera de guía en el control d e los riesgos para la salud.

t i g r a d o en q u e pudieran excederse estas concentraciones durante periodos c o n o s , sin perjuicio para la salud, depende de un numero de factores, tales c o m o ia naturaleza del contaminante,

si las altas concentraciones hasta por periodos c o r t o s

preducon

un

envenamiento agudo, si los efectos son acumulativos, ¡a frecuencia con q u e o c u r r e n las concentraciones altas y la duración de dichos periodos

T o d o s tienen q u e considerarse

para llegar a una decisión de si existe una situación de peligro (ACG1H).

Las concentraciones máximas permisibles han sido formuladas en base a las mejores informaciones disponibles en la práctica industrial, la experiencia con t r a b a j a d o r e s y los esludios e f e c t u a d o s usando animales y siempre que ha sido posible, c o m b i n a n d o los tres. La base en q u e se han establecido los valore* puede diferir de una sustancia a la otra

En

algunos, el factor principal ha sido la protección a la salud, en tanto q u e en o t r o s se ha tenido en cuenta la ausencia de irritación, narcosis, incomodidad y otras f o r m a s de malestar

(ACGIH).

II 17. E Q U I P O D E C O N T R O L D E P A R T I C U L A S

E s necesario determinar cierto número de factores antes de p o d e r hacer una a p r o p i a d a selección del equipo de control. Entre los datos requeridos más importantes se encuentran los siguientes: las propiedades físicas y químicas de las partículas; el intervalo de la tasa de flujo volumétrico de la corriente de! gas, el intervalo de las c o n c e n t r a c i o n e s de partículas que se podrían esperar (cargas de polvo); la temperatura y la presión d e la corriente de flujo; la h u m e d a d ; la naturaleza de la fase gaseosa c o m o por ejemplo las características corrosivas y d e solubilidad; y la condición requerida por el efluente tratado. Este último elemento de información puede ser el más importante, ya que indica la eficiencia de colección q u e se ha de cumplir, ya sea por una sola pieza de equipo o varias o p e r a n d o en serie, en m u c h o s casos, las consideraciones anteriores limitan al ingeniero a u n o o dos tipos básicos d e equipo (Seinfield)

A continuación se presentan las cinco clases básicas d e e q u i p o d e coleccion d e partículas. C á m a r a s de sedimentación por gravedad S e p a r a d o r e s ciclónicos (centrífugos) Colectores húmedos Filtros de tela Precipitadores electrostáticos (Seinfield)

11.18 ORIGF.N D E I.A S E G U R I D A D I N D U S T R I A L

Para poder reconocer en toda su extensión la i m p o r t a n c i a de la Seguridad industrial en nuestros días, se ha visto la necesidad que existe de c o m e n t a r la historia.

En Grecia hace algunos 3000 años, H e r o d o t o m e n c i o n a b a

la c o m p e n s a c i ó n q u e un

individuo debería pagar a o t r o al causarle daño, asi p u e s , a! referirme a la prevención de accidentes, no se está hablando de nada nuevo (Torres).

El h o m b r e desde los primeros tiempos, se pensó q u e e r a indispensable prevenirse contra agentes e x t e r n o s que pudieran atentar contra su integridad

física,

su libertad o sus

propiedades. Así f u é c o m o las tribus rodeaban de h o g u e r a s sus c a m p a m e n t o s para repeler el a t a q u e de las fieras, y se porotegían de las t e m p e s t a d e s r e c l u y é n d o s e en las cuevas; las ciudades así c o m o algunas naciones, rodeaban sus r e c i n t o s

p o r medio de murallas para

prevenir el a t a q u e ó la invasión de pueblos enemigos ( H e r n á n d e z ) .

L o s m e d i o s mecánicos en la prevención en los p r i n c i p i o s d e la humanidad,

fijeron

casi

simultáneas a la percepción del peligro, las armas d u r a s y e s c u d o s de los antiguos guerreros, así c o m o las botas y cascos en los t i e m p o s m á s m o d e r n o s , s o n o t r o s tantos medios m e c á n i c o s d e prevención.

La s e g u n d a d industrial, hasta tiempos mas o menos recientes, era asunto de e s f u e r z o individual más que una forma de procedimiento organizado, s u r g i ó con el advenimiento de los q u e se llama la "Kdad de la M á q u i n a " (Toires)

F u e r o n los británicos al terminar el Siglo XVIII, los que p r o g r e s a r o n en lo q u e respecta a sus industrias manuales; los artesanos que manejaban la m a d e r a , el metal y particularmente la industria textil, fueron grandes maestros en su oficio ( H e r n á n d e z ) .

J a m e s Watt, inventó !a máquina la maquina de \ a p o r el año d e 1766, y con ello t r a n s f o r m ó la fuerza manual en fuerza mecánica Eli Witney en 1793, inventó la de.spepitadora de algodón, t r a y e n d o c o m o consecuencia la multiplicación de los riesgos ( T o r r e s )

En el d e s e m p e ñ o de estas actividades,

desde el punto de vista social, los ingleses f u e r o n

los q u e más se destacaron en !a Seguridad, ya que fué la c o n s e c u e n c i a lógico de su industria mecanizada (Hernández)

II. 18.a. LA S E G U R I D A D I N D U S T R I A L EN M E X I C O

A principios del siglo, e! g o b e r n a d o r de México, Sr. José V i c e n t e Villada y en N u e v o L e ó n el General B e r n a r d o Reyes, estudiaron la forma de s u b s t i t u i r la teoria de !a culpa con la del riesgo profesional L a ley del g o b e r n a d o r de México. Sr Villada, fué aprobada el 3 0 de abril d e 1904, en la q u e q u e d a consignada clara y definitivamente, la teoria d e los riesgos profesionales asentada en el Artículo III de dicha Ley " C u a n d o por m o t i v o del trabajo e n c o m e n d a d o a los t r a b a j a d o r e s asalariados, ó que disfruten de sueldo, si e s t o s s u f r e algún accidente q u e les cause lesión o enfermedad que les impida trabajar, la e m p r e s a en la cuál prestan sus servicios , estará obligada a indemnizar al trabajador sin p e r j u i c i o del salario, presumiendo

q u e el accidente sobrevino con motivo o

en

desempeño del trabajo

encomendado,

mientras no se pruebe lo contrario" ( H e r n a n d o ? )

E n el e s t a d o de N u e v o L.eón el general B e r n a r d o Reyes, inspirado en las ley es e u r o p e a s d e c r e t a el 9 de Noviembre de 1906, una Ley q u e impone a los patrones la obligación de indemnizar a los trabajadores por los a c c i d e n t e s que supieran, estas indemnizaciones f u e r o n s u p e r i o r e s a las la de la Ley establecida p o r el Sr Viliada (Torres)

II 19 R E G L A M E N T O D E S E G U R I D A D E H I G I E N E EN EL T R A B A J O

En el R e g l a m e n t o General de Seguridad e H i g i e n e en el T r a b a j o en ei Articulo

135

describe lo siguiente: S o n contaminates del ambiente de t r a b a j o , los agentes físico y los e l e m e n t o s o c o m p u e s t o s químicos o biológicos, capaces d e alterar las condiciones del ambiente del c e n t r o de t r a b a j o y que, por sus p r o p i e d a d e s , concentración nivel y tiempo de acción, p u e d a n alterar la salud de los trabajadores. El Articulo 136 expresa que c u a n d o en los c e n t r o s de trabajo, los c o n t a m i n a n t e s rebasen los límites m á x i m o s permisibles, los patrones d e b e r á n : I.- A d o p t a r en su orden, algunas de l a s siguientes medidas: a) Substituir o modificar los a g e n t e s , elementos o sustancias q u e p r o v o q u e n la contaminación, p o r o t r a s sustancias o elementos q u e no causen daños. b) Reducir los contaminantes al mínimo. c) Introducir modificaciones e n los procedimientos de t r a b a j o en loa equipos

II.- C u a n d o , por la naturaleza de ios p r o c e s o s productivos del centro de trabajo, n o sea factible reducir los contaminante a l o s limites permisibles, los p a t r o n e s deberán a d o p t a r , en su orden, algunas de las siguientes medidas

a) Aislar las fuentes de contaminación en los procesos, en los equipos y en las áreas b) Aislar a los trabajadores. c) Limitar los tiempos y frecuencias e n q u e el trabajador este expuestos al contaminante d) Dotar a los trabajadores de equipo d e proteción adecuado.

II 2 0 L I M 1 T L S D E E X P O S I C I O N R E C O M E N D A D O S POR R A Z O N E S D E S A L U D

L o s limites de exposición al polvo se sílice cristalina libre y al polvo de las minas de c a r b ó n se recomiendan c o m o un promedio p o n d e r a d o según el tiempo ( T u r n o de 8 horas, s e m a n a laboral de 4 0 horas, 35 años de trabajo) de las concentraciones de polvo inhalable ( definidas con un seprador de panículas por su t a m a ñ o q u e a p a ñ a

el 100% de las

p a n í c u l a s c o n un densidad relativa de 1 y d i á m e t r o aerodinámico de 7.1 micrometros, 5 0 % d e las partículas de 5 micrómetros de diámetro; 2 5 % de 3.5 m i c r o m e t r o s de d i á m e t r o ; 5 % de las panículas de 1 micròmetro d e diámetro) t o m a d a s en la z o n a de respiración (Esfera de 6 0 cm medida alrededor de la cabeza del trabajador). El límite r e c o m e n d a d o provisionalmente para el p o l v o de sílice cristalina libre es de 4 0 m i c r o g r a m o s d e sílice p o r metro cúbico. En minas d e carbón con un contenido d e silice libre igual o inferior a 7 % (masa) de la fracción de polvo mixto inhalable, se r e c o m i e n d a p r o v i s i o n a l m e n t e una cantidad q u e oscile entre 0 5 y 0.4 mg d e polvo p o r m e t r o cúbico. L o s limites superiores a 0.5 m g de polvo por m e t r o cúbico serán aplicables sólo c u a n d o haya suficientes pruebas epidemiológicas de q u e el polvo de carbón en cuestión es r e l a t i v a m e n t e inofensivo y de que existe un riesgo limitado de neumoconiosis simple del g r a d o r a d i o g r á f i c o durante toda la vida activa.

11.21 V I G I L A N C I A DE LA S A L U D DE LOS T R A B A J A D O R E S Y D E L M E D I O D E TRABAJO

Los trabajadores expuestos al polvo de las minas de carbón y a otros polvos que contienen siilice deben someterse a observación médica ordinaria y sistemática

Los

integrantes de! Grupo de Estudio consideraron

esa

que el requisito mínimo

para

observación es un examen medico y una radiograma de los p u l m o n e s antes de asignar a cada individuo un trabajo en el que debe estar expuesto a polvo fibrogeno, y después de intervalos de 2-5 años.

11.22.

ALGUNAS

CONCLUSIONES

SOBRE

LOS

LIMITES

DE

EXPOSICION

P R O F E S I O N A L R E C O M E N D A D O S POR R A Z O N E S DE S A L U D

T o d o s los estudios epidemiológicos de exposición-respuesta evaluados presentan graves limitaciones. Por otra parte, algunos de los estudios de tipo "umbral" indican que hay una concentración de efecto nulo por debajo de un determinado g r a d o d e exposición.

Ashe y Bergstrom

indican que monos de 50 micogramos de cuarzo p o r metro cúbico

constituyen un nivel inocuo de exposición

La razón de esa diferencia es que en los

depósitos de granito de Vermont no se produjo ningún caso de silicosis en las personas que trabajaron en un medio en que la concentración de cuarzo era inferior al limite estimado de 50 microgramos

por metro cúbico por 25 años, el g r a d o medio

de

exposición se acerca a 30 microgramos por metro cúbico. Esta concentración

de

respuesta nula ha sido comprobada principalmente por KfcDonakiy

Oakes.

Parece justificable recomendar un limite de exposición al polvo inhalable de sílice cristalina libre de 40 microgramos por metro cubico, aunque casi únicamente sobre la base de los que se considera como los peores casos Es preciso concluir q u e este límite de exposición recomendado por ra/.ones de salud (y quiza las normas fijadas para la sílice en

otra

medios)

se

basan

en

pruebas

insuficientes

Cabe

concluir

que

se

necesitan

u r g e n t e m e n t e más investigaciones

11.23.

ENFERMEDADES

PRODUCIDAS

POR

LARGOS

PERIODOS

DE

EXPOSICION A POLVOS

Existe un intenso y creciente interés en los efectos nocivos p r o d u c i d o s por la respiración d e polvo especilamente aquel que contienen sílice y p r o d u c e la e n f e r m e d a d p u l m o n a r conocida con el n o m b r e de silicosis.

El e l e c t o de m u c h o s de los tipos de polvo industrial sobre la salud, no es p e r f e c t a m e n t e c o n o c i d o hasta ahora, ya q u e la reacción

fisiológica

d e la m a y o r parte de ellos no se

presenta sino d e s p u é s de varios años y el uso y el uso de m u c h o s c o m p u e s t o s es relativamente nuevo. Las opiniones autorizadas coinciden en q u e t o d o polvo es dañino en cierta medida, si es respirado en suficiente concentración por un periodo de tiempo suficientemente largo. Es medida de s e g u n d a d la eliminación de t o d o polvo a limites q u e p u e d e n ser considerados c o m o buena práctica de ingeniería sanitaria ( M S A C ) .

El polvo tóxico se considera usualmente aquel proveniente de materias venenosas, ( c o m o plomo, arsénico y sus c o m p u e s t o s ) que producen lesiones en o r g a n o s tales c o m o el sistema circulatorio, corazón, hígado, riñories, cerebro, y sistema nervioso. C u a n d o se inhala un polvo v e n e n o s o y se deposita en los pulmones, éste es disuelto y llevado p o r la sangre a t o d o s los ó r g a n o s y tejidos. Puede también depositarse en la b o c a o garganta p o r contaminación con las manos sucias, siendo posteriormente transmitido al o r g a n i s m o por vía digestiva

El

polvo

perjudicial es

aquel

que

generalmente

es

asociado

con

el a u m e n t o

de

e n f e r m e d a d e s del aparato respiratorio (resfriados, bronquitis, neumonia, y tuberculosis). M u c h o s de estos tipos de polvo son molestos o i m t a n t e s para el t r a b a j a d o r y pueden

llegar a ser dañinos. N o producen efectos directamente t o x i c o s ni iorn-in tejido t.oroso en los pulmones

El polvo fibrógeno es aquel que por su acción en ios p u l m o n e s p r o d u c e una enfei medad en los tejidos de este organo reemplazando los teiidos f i b r o s o s (de cicatrización)

La neumoconiosis es un término aplicado a cualquier e n f e r m e d a d p u l m o n a r desarrollada por la inhalación de polvo

La silicosis es una enfermedad de los pulmones en la cual el tejido normal es r e e m p l a z a d o por uno fibroso, debido a la inhalación de polvo de sílice libre (dioxido de silicio). Es una enfermedad especifica, solamente causada por la inhalación de silice libre, sin embargo, hay sospechas de que la presencia de otros tipo de polvo y c i e n o s gases, pueden a u m e n t a r el efecto de la silice en los pulmones ( M S A C )

Una de las f o r m a s de neumoconiosis que implica otros c a m b i o s en la estructura d e los p u l m o n e s resulta en incapacidad para el trabajo, es la silicosis. La silicosis p u e d e existir sin manifestaciones aparentes o incovenicntes.Esta e n f e r m e d a d resulta d e la inhalación de panículas diminutas de silice sin c o m b i n a r

Se refiere

c o m u n m e n t e al bióxido de silicio ( S Í 0 2 ) que g e n e r a l m e n t e se presenta en la arena corriente, p e r o q u e se encuentra ampliamente distribuido en r o c a s y minerales.

El

p o r c e n t a j e d e silicio en una mezcla de minerales en polvo es la base usual para evaluar los riesgos a s o c i a d o s con la inhalación de la muestra. Para evaluar las exposiciones, hay que determinar primero la c o m p o s i c i ó n del polvo q u e q u e d a suspendido en el aire que respiran los trabajadores. Las operaciones q u e requieren trituración, rectificación o pulimiento d e minerales o mezclas d e los mismos, frecuentemente no producen polvos en suspensión en el aire d e la misma

composición

que

los

materiales

elaborados.

Por

lo

general

nos

interesa

primordialmente el porcentaje de dioxido de silicio cristalino s u s p e n d i d o en el aire con otros p o l v o s (CIS).

Ein muchas mezclas, el dioxido de siluro en-»talmo es mas duro que e! resto cL* la me/ele y ia mayor paite de las operaciones de trituración > rectificación produce:, polvo que queda suspendido en el aire con un porcentaje menor de S i 0 2 cristalino, que el de la mezcla mineral original Ocasionalmente, cuando la operación de rectificación lequiere una gran fuerza de impacto, se invierte la situación (CTS)

En materiales pulverizados, el S i 0 2 cristalino se encuentra frecuentemente en panículas de tamaño mayor que los c o m p o n e n t e s más blandos, y asi c u a n d o es asi, el manejo de los materiales pulverizados puede producir también un porcentaje mayor de los componentes más blandos en suspensión en el aire, según los m é t o d o s de manipulación empleados (CIS)

OBJETIVOS DEL

PROYECTO.

OBJETIVO GENERA!,

*

Cuantificar la cantidad de partículas suspendidas y sedimentables en el ambiente interior de la empresa en el area de vaciado, t r a n s p o r t e de arena de m o l d e o y cuantificar las perdidas de m a t e n a prima para mejorar la calidad del aire, y se c o m p a r a n los resultados con Leyes y R e g l a m e n t o s de Seguridad e Higiene y ambientales

OBJETIVOS ESPECIFICOS

•

Detecta!

los

puntos

de

contaminación

en

los

que

hay

mayor

concentración de partículas •

Medir la concentración de panículas g e n e r a d a s por el manejo de la arena de moldeo

•

Determinar las perdidas d e materia prima p r o d u c i d a s al deposita! se las partículas en el suelo > en el ambiente.

•

P r o p o n e r un sistema de manejo de materia prima, para disminuir las perdidas

•

Proponer

medidas

para

erradicar

las acumulaciones

de

arena

de

moldeo. •

P r o p o n e r medidas para disminuir el nivel de riesgo de los trabajadores, p o r exposición a las actuales condiciones de trabajo.

•

P r o p o n e r mecanismos para reducir o eliminar los factores q u e causen la emisión de partículas suspendidas y sedimentables en el ambiente.

HIPOTESIS.

•

La cantidad de partículas dispersas en el área de mecanizado s o b r e p a s a mínimo 2 veces lo permitido por la N o r m a Oficial Mexicana N O M - O I O - S T P S - 1994.

•

La c a u s a principal de la dispersión es p o r deterioro d e la maquinaria.

v.

metodologia

Mh/vno/xxjjA

Con visitas pt eliminares se d e t e c t a r o n los problemas de contaminación existentes en esta empresa metal mecánica Se hablo con el Jefe del Depto Medico, Seguridad e Higiene y Ecología, y se visualizaron posibles soluciones a estos problemas Se revisaron algunos estudios realizados con anterioridad a la empresa y bibliografía i eferente al tema.

Se tomaron f o t o s de los puntos de mayor concentración de contaminación y video del proceso de mecanizado.

Se identificó la empresa, los tipos de proceso, las características del material de estudio, y el área problema. ( Prober, 1972 )

Se investigó, mediante un análisis químico realizado en un laboratorio especializado y hojas de seguridad proporcionadas p o r la empresa, la composición de la materia prima.

Recopilación

de

datos:

La información q u e se requiere para la recopilación de datos se o b t u v o de la N o r m a Oficial N O M - O I O - S T P S 1994, anteriormente Instructivo No. 10* relativo a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo d o n d e se produzcan,

almacenen,

o

manejen

sustancias

químicas

capaces

de

generar

contaminación en el ambiente laboral de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social publicado en enero de 1992.

Se llevaron a cabo las siguientes actividades

L- R e c o n o c i m i e n t o : * Giro d e la empresa' Empresa metal - mecanica

51 1020112549

* P r o c e s o s y operaciones de producción •

Proceso de vaciado de fierro gris f u n d i d o en m o l d e s de arena de moldeo.

•

Desempacado del fierro gris enfriado d e los m o l d e s de arena de moldeo

•

Transporte de material de aiena de m o l d e o p o r b a n d a s para su distribución

•

Molineo y mezcla de materia prima

para o b t e n e r arena

de

moldeo

* C a i a c t e n s t i c a s físico - químico de la materia p r i m a , materiales auxiliares y subproductos •

La materia prima utilizada en este p r o c e s o son p a n í c u l a s d e 100 - menores de 5 mieras, y las m a t e r i a s primas utilizadas son Carbón marino, bentonna. arena silica, harina de m a d e r a

* Hl volumen manejado es de •

900 kg por (lia

* Identificación de áreas problema (internas). •

Area de prensas y vaciado de fierro gris f u n d i d o en m o l d e s de arena de moldeo.

•

Area de molino y mezcla de arena d e m o l d e o .

•

D e s e m p a c a d o de piezas enfriadas d e los m o l d e s .de a r e n a de moldeo

•

T r a n s p o r t e de arena de moldeo por ia b a n d a distribuidora

* Ubicación de personal por area y puestos ©

Area Molino' 9 trabajadores

•

Area Piensas y vaciado de piezas chicas'

1 supervisor y 9

trabajadores ®

Area Prensas y vaciado.

1 supervisor y 3 4 t r a b a j a d o r e s

•

Area Prensas y vaciado de piezas m u y g r a n d e s ; 5 t r a b a j a d o r e s

* Localización de fuentes generadoras de contaminación •

Vaciado de material de las tolvas a la chaquetas.

•

Derramamiento de material de la banda transportadora.

•

Derramamiento de marterial de banda vibradora para piezas frias

•

Derramamiento en el llenado de tolvas

•

Fugas en el molino

•

Fugas en el vaciado de materia prima a el molino

•

Falta de concentradores para el exceso de arena de moldeo al final de la banda distribuidora

* Observación y opinión de las leyes •

N o r m a Oficial Mexicana 010-STPS 1994 publicada en e! Diario Oficial de la Federación del \iernes 8 de julio de 1994

II F,valuación •

Se estimó los potenciales que representaron las condiciones actuales de contaminación.

•

Se evalúo la cantidad de contaminantes presentes antes y después de implementar una solución

* M u é s t r e o s d e aire

•

Se midió

¡a canlidml

de Partículas

¡ótales sedimentables

en área de

trabajo.

E s t o s se realizó de la siguiente manera

Maestreo

para partículas

totales

sedimentables:

Con este m u e s t r e o se pretendió obtener la cantidad de arena de moldeo depositada en el piso, usada en las diferentes áreas de mecanizado Cabe destacar que para este tipo de análisis no existe N o r m a Oficial Mexicana.

Se a d o p t o la siguiente técnica Se realizaron tres análisis en cada punto de muestreo, en diferentes turnos de trabajo y diferentes dias, t o m a n d o en cuenta que los dias f u e r a n lo más h o m o g é n e o s posibles

1. Se utilizó un envase de plástico con una área de 0 0 1 1 3 ni2 y un volumen de 2 Its, al cual se le agregaron de 100 mi a 150 mi de agua destilada, según la t e m p e r a t u r a del punto de muestreo. Se coloco en el punto de muestreo destinado y se dejó por un periodo de 24 horas cada u n o

L o s p u n t o s de m u e s t i c o fueron escogidos t o m a n d o en cuenta tamaño del arca de mecanizado y la ubicación de las corrientes de aire, el n u m e i o de m u e s t r a s f u e de 14 Se midió la altura entre la salida de la descarga de arena de m o l d e o y el punto de recepción de la materia prima para determinar ia altura adecuada entre un p u n t o y o t r o

En la banda transportadora se colocaron los colectores de polvo para recolectar el material que cae al piso, para después analizar los resultados, de la f o r m a descrita anteriormente.

2. Una vez obtenida la muestra, se llevó con mucho c u i d a d o al laboratorio, d o n d e se vació en un crisol previamente tarado enjuagándose el recipiente con H2O destilada tratando de extraer toda la muestra posible, se metió a la e s t u f a q u e estaba a unos 100 C (esta t e m p e r a t u r a no afecta la composición química de la materia prima recolectada en estos recipientes basandose en las hojas de seguridad), se dejó e v a p o r a r el agua contenida en la m u e s t r a hasta secar, después se pesó en la balanza granataria.

3. Se o b t u v o el resultado de cada muestra mediante diferencia de pesos. p

r¡Ml del a r - o l

• mued»

"

P

. « c n l Jcl crnol

M

"

P e S O

d e

U l

n i U C S t r f l

4, Para obtener los resultados finales se realizó una relación Peso/ á r e a / t i e m p o para determinai la cantidad de p o k o acumulado en e! piso en un periodo de 24 horas

gramos de muestra/24 horas - 0 0113 m 2 1 m2

x

•

.SV nuüió la cantidad

de ¡'articulas

Suspendidas

Totales en el área

Je

trabajo. Se realizó de la siguiente manera Muestreopara

partículas

suspendidas

totales:

Se utilizó un mu est reador para partículas suspendidas totales marca Six I-'iow, con el cuál se estimó la cantidad de partículas suspendidas presentes en el ambiente del area de trabajo. En el área de mecanizado se trabajan 2 turnos, el primero es de las 8 00 de la mañana a 2:00 de la tarde y el s e g u n d o de 12.00 a 6.00 de la larde. Este muestreo se realizó en 3 periodos, el primeio al comenzar las actividades laborales, e 1 segundo y tercero al medio tiempo de las actividades se escogio este periodo ya que es cuando esla t o d o el proceso en funcionamiento. S e realizó como sigue. 1.Los filtros de 20 cm de d i à m e t r o se acondicionaron en un desecador por 24 hrs a una t e m p e r a t u r a controlada de 15° a 3 0 ° C (± 3°C) y 50% de humedad relativa. Se revisó el filtro que no tuviera perforaciones con un área expuesta de 3 cm 2 de diámetro. El material del filtro fijé de fibra de vidrio Se numeraron cada uno de los filtros. 2. Se pesaron en la balanza analítica. 3. Se procedió a colocar un filtro en el muestreador con cuidado de no romperlo o mancharlo. 4. Se encendió el m u e s t r e a d o r y se tomo muestra por 15 minutos r e c o m e n d a d o por la N O M - 0 1 0 - S T P S - ! 994 El a p a r a t o se trabajó con un flujo de 8.49 m3/min.

^

Se retiró e! filtro, se g u a r d o t n un sobre previamente identificado con la fecha,

la hora, el peso del Futí o y el númeio de muestra

Se IL-vo al laboratorio pa¡'

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e partículas del arca d e m e c a n i z a d o ( t o l v a s / p r e n s a s ) p o r m e d i o d-' un filtro S e u s o un o b j e t i v o 200x, d o n d e 2 nim equivalen a 10 m i e r a s

fotografia 4

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e partículas del arca d e m e c a n i z a d o ( t o l v a s p r e n s a s ) p o r m e d i o de u n filtro. S e u s o un o b j e t i v o lOOOx, d o n d e 10 m m equivalen a 10 m i e r a s

Foíogiatla 5

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e partículas del área molino p o r m e d i o d e un iiltro

S e u s o un

o b j e t i v o 7 0 0 \ , d o n d e 7 m m equivalen a 10 mieras

Í'otoí'iaiia 6

M u e s t r a r c c o i c c t a d a d e p a n í c u l a s del ruca molino p n o b j e t i v o 4 0 0 x , d o n d e 4 m m equivalen r¡ ¡0 micias

m>.d : n d e un

í.íüo

S e a s o un

i'ototjruí.a 7

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e p a r t í c u l a s del a r c a m e c a n i z a d o p i e z a s c h i c a s p o r m e d i o d e u n filtro S e u s o u n o b j e t i v o 7(JÜx, d o n d e 7 m m e q u i v a l e n i i ü m i e r a s

Fotografía S

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e p a r t í c u l a s de! area m e c a n i z a d o p i e z a s c h i c a s p o r m e d i o d e u n filtro

S e u s o u n o b j e t i v o 2 0 0 0 x , d o n d e 0 2 m m e q u i v a l e n a 10 m i e r a s

-n -7

Fotografía

M u e s t r a r e c o l e c t a d a d e p a r t í c u l a s del a t e a m e c a n i z a d o p i e z a s c h i c a s p o r m e d i o d e u n filtro.

S e u s o un o b j e t i v o 20í)U\, d o n d e 0 2 m m e q u i v a l e n a 10 m i e r a s

¡•'olografia 10

M u e s t r a r e c o l e c t a d a de p a r t í c u l a s a r a s e s d e un h u r b u j e a J o r d i ! a r c a d e B u m p e r and C r a g . S e u s o u n o b j e t i v o 700x, d o n d i

7

mm equivalen a 1

1

mieras

i - o t o g r a f i a 11

M u e s t r a d i r e c t a d e p a r t í c u l a s d e u n a m u e s t r a d e asena calcica

Se uso un objetivo 700x,

d o n d e 7 m m equivalen a ¡0 mieras

i ; o l o g r a fia 12

Muestra directa de panículas de una muestra de aiena sódica d o n d e 0.1 m m e q u i v a l e n a 10 m i e r a s

S e u s o u n o b j e t i v o lOOOx,

I otoyraf.a 1 i *

M u e s t r a d i r e c t a d e p a r t í c u l a s cíe m u m u e s t r a d e n a i l o n m a n r o 7 0 0 x d o n d e 7 m m equiv ilen a ID

hiki

is

M u e s t r a directa de panículas de una muestra de arena n u e \ a d o n d e l m m e q u i v a l e n a !() mie:..s

S e u'.ili/o un t b j u i v o

V" utilizo un o b j e t i v o 100x

El polvo industrial acostumbra ser u n a mezcla de partículas de sustancias diferentes, una d e las cuales es la predominante

L a s diferentes clases d e panículas también se distinguen

p o r sus propiedades físicas.

En condiciones industriales, las partículas de una nube de polvo pueden cubrir una amplia g a m a d e t a m a ñ o s que va desde f r a c c i o n e s de una miera hasta 100 mieras La distribución p o r t a m a ñ o s se determina por su o r i g e n , el tipo de maquinado, el nivel de exposición, etc. (Wadden).

La f o r m a de la partícula indica la peligrosidad de la misma, por lo que las muestras representaron un rango amplio de desigualdad entre ellas, siendo las mas c o m u n e s de f o r m a picuda.

X1

RESULTADOS

DE ESTUDIOS

DE

GABINETE

Se i cal izaron los estudios por parte del S E R V I C I O M E D I C O I N D U S T R I A L , a cargo del Dr

Jesús II

Garza Sülcr de la Universidad de Monterrey, con especialidad en Salud

Ocupacional, ubicado en Dr Coss Ote 721 Listos resultados fueron realizados a todos los trabajadores del área de mecanizado, molino, mecanizado de piezas chicas, y Bumper t o m á n d o s e como referencia lo recomendado por la organización Internacional del Trabajo (O IT),

El estudio realizado fue una Teleradiogralia de Toiax, y se diagnostico lo siguiente: T a b l a 9. Resultados obtenidos de un estudio de teleradiogralia de 'Tórax a todos los trabajadores. ESTUDIO

RES! 'LTADOS

'Tórax oseo y tejidos blandos

No se observan alteraciones en estos tejidos

Pleuropulmonarcs

No se observan infiltrados pulmonares, no hay evidencia de derrame pleural no adenomegalias mediastinales.

Cardiovascular

Indice cardiotorácico, pedículo y flujo vascular pulmonar normales

El polvo puede tener consecuencias adversas para la salud do los trabajadores. Esta descrito en la literatura, que la inhalación prolongada de grandes cantidades de polvo que contenga sílice ( S i 2 0 ) o amianto puede ocasionar silicosis o la asbestosis respectivamente. La arena cuarzosa y de río, que están constituidas por sílice, se usrn ampliamente en las fundiciones corno constituvcntes vio la u c n a de moldeo y aiena para machos, chorrear las piezas fundidas, ctc

para

Son también 'a materia p r í m principal para producir

ceramica, vidrio, porcelana, etc (Batuiin)

s:

EMPRESA METAL MECANICA

DIRECTOR GENERAL BMMMmBMMMMMHIiiWUymiWIIWI^

¿

GERENTE DE RELACIONES INDUSTRIALES

¿

JEFE DEL DEPARTAMENTO MEDICO, SEGURIDAD E HIGIENE, Y ECOLOGIA DR. JESUS MALACARA MUÑIZ

U

AREA AMBIENTAL Q.B.P. NERLA ANGELICA SILVA URIBE

|

En este caso aunque el trabajador a estado expuesto a este ambiente donde existe una alta concentración de silice, según los resultados, no se muestra ninguna alteración

fisiológica

por parte de los trabajadores analizados y que laboran en esa área

RESULTADOS AREA

•

DE

DE LOS PUNTOS

LOCALIZADOS

DE CONTAMINACION

EN EL

MECANIZADO

Banda transportadora: Se encuentra rota en algunas z o n a s , por lo que el mov imiento de la misma

causa que cierta cantidad de arena de moldeo 9-71

Peterson, Carl M., Ph.D. 1972. Aerosol Sampling of Airborne Microorganism, University o f M i n n e s o t a School of Public Health, p. F - l .

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UK)

ini

ALMACEN

DE ARENA OTROS

PROPIETARIOS

CASETA VIGILANCIA D

MOLDEO DE LA MUELA

AREA CHATARRA

LANTA

ALTA

ANEXO i P L A N O DE LA E M P R E S A M E T A L M E C A N I C A

MONTERREY N.L.MEOCO TITULO

LAY-OUT PLANTA i PÍ-ANTA I ACC7:

W SV

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1 OT.l.ACTMW \CI