Higiene Industrial Tema1 6r1737

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA HIGIENE INDUSTRIAL

I. INTRODUCCIÓN El estudio del módulo de Higiene del Trabajo pretende mostrar aquellos factores ambientales que pueden incidir en la salud de los trabajadores, analizando los efectos derivados de la exposición, tanto a agentes químicos, como a físicos o a biológicos. Para ello: •

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Se tratarán las distintas metodologías que se emplean para identificar, evaluar y controlar los riesgos higiénicos. Se analizarán las estrategias de muestreo de los trabajadores expuestos y se capacitará al alumno para estimar la magnitud de las exposiciones a los distintos agentes. Mediante la utilización de criterios legales y técnicos se interpretarán los resultados obtenidos en los análisis efectuados. Se aplicarán los principios de la acción preventiva necesarios para controlar los riesgos higiénicos y reducir las exposiciones laborales.

El trabajador, en el desarrollo de su actividad laboral, está expuesto a distintos tipos de agresiones que, ocasionalmente, producen daños en su salud. Esta actividad se produce en determinadas condiciones, generalmente cambiantes, denominadas condiciones de trabajo. Estas condiciones, que pueden situarse en tres órdenes diferenciados: orden material, orden personal y orden organizativo, son fuente y factor de riesgo porque pueden desencadenar diferentes patologías del trabajo. Estas patologías pueden decantarse hacia: •

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Patologías claras o específicas del trabajo: donde el factor causante es de origen exclusivamente laboral. Patologías borrosas o inespecíficas: donde las condiciones de trabajo son un mero factor coadyuvante sobre una condición biológica previa del trabajador, y cuya relación causal no puede establecerse con exclusividad.

Entre las primeras, aquellas en las que las condiciones de trabajo actúan como causas claramente determinantes, estarían los accidentes y las enfermedades profesionales.

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ÁREA DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES

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Cuando la agresión que sufre el trabajador es de tal intensidad que provoca un deterioro de la salud de manera inmediata, nos encontramos ante un accidente de trabajo. Cuando la agresión es a más largo plazo, por ejemplo, la exposición durante una sola jornada a un nivel sonoro elevado (salvo que se trate de una intensidad extraordinariamente grande), no provocará ningún tipo de pérdida auditiva en el trabajador. Sin embargo, cuando esta exposición se repite día tras día, es muy probable que, al cabo del tiempo, se produzca una sordera y, en definitiva, nos encontraremos ante una enfermedad profesional. Las enfermedades profesionales se caracterizan por ser irreversibles, por lo que, una vez que han aparecido y aunque el trabajador no vuelva a estar expuesto al agente agresivo, la enfermedad no remitirá y, en el mejor de los casos, se mantendrá sin aumentar su gravedad. Por lo general, las enfermedades profesionales están asociadas a los agentes ambientales que están en el entorno del trabajador. De acuerdo con los conceptos hasta ahora expuestos, para que un daño a la salud se considere enfermedad profesional no es suficiente con que haya sido provocado por un agente ambiental, sino que la exposición deberá haberse repetido a lo largo del tiempo. Ejemplo: las lesiones que puede sufrir un trabajador como consecuencia de las nieblas procedentes de la rotura de un tanque de un producto clorado se deben considerar como un accidente y no como una enfermedad profesional. 1.1. Antecedentes La Higiene del Trabajo es una técnica moderna, cuyo desarrollo ha ido paralelo tanto a los avances de la medicina, como a la evolución de algunos elementos sociales tales como el Derecho del Trabajo, el desarrollo de la conciencia social de los trabajadores y la instauración de políticas protectoras como la Seguridad Social.

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Los efectos nocivos de ciertos trabajos sobre la salud de las personas que los desempeñan son conocidos desde la antigüedad. Hay datos experimentales desde hace muchos siglos, entre los que suelen citarse las descripciones que hicieron Platón y Lucrecio de algunas enfermedades profesionales, así como las que, sobre la patología del plomo, efectuaron Hipócrates y Galeno. El fundador de la medicina Hipócrates del trabajo, Bernardino Ramazzini, en su obra De Morbis Artificum Diatriba, o “Tratado de las Enfermedades de los Artesanos”, publicada en 1690, propone el término “Higiene”, y es la primera obra que describe detalladamente los riesgos de más Primera página del Tratado de de 50 profesiones diferentes de la época. Ramazzini

La industrialización masiva, posible gracias a la máquina de vapor, dio un enfoque distinto a la cuestión; los afectados ya no eran pocos, sino que las víctimas de enfermedades profesionales y accidentes de trabajo empezaban a alcanzar niveles preocupantes, hecho que se hacía especialmente obvio en las grandes aglomeraciones industriales. La aparición de las primeras protestas hizo patente la imperiosa necesidad de prevenir el deterioro excesivo de la salud debido al trabajo y, por ello, en diversos países se promulgaron, a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, las primeras disposiciones legales sobre prevención de accidentes de trabajo y enfermedades profesionales. En España, el primer paso se dio en 1873, regulando el trabajo de mujeres y menores, pero se reafirmó posteriormente en 1900 mediante la conocida como “Ley Dato”.

1.2. Definiciones y objetivos La Higiene Industrial es una especialidad de la actividad preventiva, cuyo objetivo es evitar la aparición de enfermedades profesionales. Para ello estudia, valora y actúa sobre los factores ambientales, el entorno físico, el químico y el biológico, para lograr unas condiciones ambientales y laborales que no dañen la salud ni de los trabajadores ni la de los ciudadanos que puedan estar expuestos.

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Si leemos a distintos autores o las publicaciones de Instituciones Oficiales, podremos encontrar varias definiciones de Higiene Industrial: a) Técnica, no médica, de prevención que actúa frente a los contaminantes ambientales derivados del trabajo, con el objeto de prevenir las enfermedades profesionales de los individuos expuestos a ellos. b) Técnica preventiva que tiende a evitar las enfermedades del trabajo y que actúa sobre el entorno que rodea al trabajador, es decir, sobre los factores ambientales. c) Definición de la Asociación Americana de Higienistas Industriales (American Conference of Govermental Industrial Hygienist, ACGIH): ciencia dedicada al reconocimiento, evaluación y control de aquellos factores ambientales que surgen en, o del lugar de trabajo y que pueden causar molestias, incomodidad, daños a la salud, o ser causa de ineficiencia de los trabajadores o ciudadanos de una comunidad. De esta última definición, la más ampliamente aceptada, se desprende que la Higiene Industrial moderna va más allá de la simple prevención de la enfermedad, teniendo como objetivo la salud global del trabajador, la salud comunitaria y considerando a los agentes químicos, físicos y biológicos como factores ambientales, debido a que se encuentran en el entorno laboral, y en él es donde se estudia y se valora su posible efecto. Abarca los siguientes aspectos: •

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Estudio del riesgo: reconocimiento, evaluación y control del mismo. Actuación sobre comunidad.

los

factores

del

medio

ambiente de

la

La extensión desde la mera prevención de la enfermedad a la protección de la salud, en el concepto más amplio. A los trabajadores y ciudadanos de la comunidad, como objeto de la misma.

El objetivo fundamental de la Higiene del Trabajo está enmarcado dentro de la propia definición como “prevención de las enfermedades profesionales”. Dicho objetivo sólo puede conseguirse siguiendo un proceso que contemple el reconocimiento o identificación, la 10

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evaluación y el control de los factores ambientales del entorno laboral, causantes de la alteración del estado de salud de los trabajadores. Así las fases de la Higiene Industrial serían: a) Reconocimiento o identificación de las condiciones de trabajo, de los contaminantes y su comportamiento, así como de los efectos que producen sobre el hombre y su bienestar. b) Evaluación de los resultados obtenidos en las mediciones realizadas de niveles de contaminantes existentes en el entorno laboral, por comparación frente a valores estándar que se consideran aceptables para que la mayoría de los trabajadores expuestos no contraigan una enfermedad profesional. c) Control de las condiciones no higiénicas para eliminar causas de riesgo y reducir las concentraciones de los contaminantes a valores que no impliquen riesgo para el trabajador. Así, y puesto que la Higiene Industrial es la técnica preventiva que actúa sobre los factores ambientales, intentando mantener el bienestar físico del trabajador, en ocasiones puede parecer que el desarrollo de sus competencias se solapa con las técnicas de estudio y prevención del deterioro medioambiental, sin embargo ambas disciplinas tienen sus márgenes claramente definidos.

1.3. Conceptos La Higiene Industrial utiliza una terminología y un leguaje específico cuyos términos y conceptos más destacados son: •

Enfermedad Profesional: “La contraída como consecuencia del trabajo ejecutado por cuenta ajena en las actividades y por los elementos o sustancias que se especifican en el cuadro de enfermedades profesionales”, aprobado por el Real Decreto 1299/2006 de 10 de noviembre y la Orden TAS/1/ 2007 de 2 de enero donde se establecen los nuevos criterios de notificación y registro de enfermedades profesionales.

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Accidente laboral: cualquier suceso no esperado ni deseado que da lugar a pérdidas de la salud o lesiones a los trabajadores. Acción correctora: acción tomada para eliminar las causas de una no-conformidad, de un defecto o cualquier otra situación indeseable existente, y así impedir su repetición. Análisis de riesgos: utilización sistemática de la información disponible para identificar los peligros y estimar los riesgos de los trabajadores. Comité de Seguridad y Salud: es el órgano paritario y colegiado de participación destinado a la consulta regular y periódica de las actuaciones de la empresa en materia de prevención de riesgos laborales. Prevención: “El conjunto de actividades o medidas adoptadas o previstas en todas las fases de actividad de la empresa con el fin de evitar o disminuir los riesgos derivados del trabajo”, Art. 4 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales. Condiciones laborales o de trabajo: “Cualquier característica del mismo que pueda tener una influencia significativa en la generación de riesgos para la seguridad y salud del trabajador”, Art. 4 de la Ley de PRL. Quedan específicamente incluidas en esta definición: -

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-

-

•

Las características generales de los locales, instalaciones, equipos, productos y demás útiles existentes en el centro de trabajo. La naturaleza de los agentes físicos, químicos y biológicos presentes en el ambiente de trabajo y sus correspondientes intensidades, concentraciones o niveles de presencia. Los procedimientos para la utilización de los agentes citados anteriormente que influyan en la generación de los riesgos mencionados. Todas aquellas otras características del trabajo, incluidas las relativas a su organización y ordenación, que influyan en la magnitud de los riesgos a que esté expuesto el trabajador.

Control de riesgos: mediante la información obtenida en la evaluación de riesgos, es el proceso de implantación de

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las medidas correctoras propuestas, la exigencia cumplimiento y la evaluación periódica de su eficacia. •

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de

su

Daños derivados del trabajo: las enfermedades, patologías y lesiones sufridas debido a la realización del trabajo, u ocurridas en el lugar de trabajo. Encuesta Higiénica: es una secuencia de etapas dirigida a recopilar la información necesaria sobre los agentes contaminantes y procesos utilizados en la realización del trabajo, para poder evaluar los riesgos existentes en el entorno laboral y la magnitud de los mismos. Equipo de protección individual: cualquier equipo destinado a ser llevado o sujeto por el trabajador, para que le proteja de uno o de varios riesgos que puedan amenazar su seguridad o su salud en el trabajo, así como cualquier complemento o rio destinado a tal fin. Evaluación de riesgos: proceso mediante el cual se obtiene la información necesaria referente a la magnitud de los riesgos para que la organización esté en condiciones de tomar una decisión apropiada sobre la oportunidad de adoptar acciones correctoras y preventivas y, en tal caso, sobre el tipo de acciones que deben adoptarse. Gestión de riesgos: aplicación sistemática de políticas, procedimientos y prácticas de gestión, para analizar, valorar, evaluar y eliminar los riesgos existentes en el lugar de trabajo. Higienista industrial: “una persona que, teniendo estudios universitarios, ha realizado estudios de especialización en Higiene Industrial en un centro autorizado para impartir este tipo de programas y certificar dichos estudios” conforme a la Orden de 27 de junio de 1997, que desarrolla el Reglamento de los Servicios de Prevención. Incidente: cualquier suceso no esperado ni deseado que, no dando lugar a pérdidas de salud y lesiones a las personas, pueda ocasionar daños a la propiedad, equipos, productos o al medio ambiente, así como pérdidas de la producción o aumento de las responsabilidades legales. Peligro: fuente o situación con capacidad de daño en términos de lesiones, daños a la propiedad, daños al medio ambiente o por la combinación de ambos.

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Política de prevención: directrices y objetivos generales de una organización relativos a la prevención de riesgos laborales, tal y como se expresan formalmente por la dirección. Prevención: se trata del conjunto de actividades y medidas adoptadas, o previstas, en todas las fases de actividad de la empresa con el fin de evitar, o disminuir, los riesgos derivados del trabajo. Procesos, actividades, operaciones, equipos o productos potencialmente peligrosos: son aquellos que, en ausencia de medidas preventivas específicas, originan riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores que los desarrollan o utilizan. Riesgo laboral: es la posibilidad de que un trabajador sufra un determinado daño derivado del trabajo. Para calificar un riesgo desde el punto de vista de su probabilidad de que se produzcan el daño y la severidad del mismo. Riesgo laboral grave e inminente: es aquel que resulte probable racionalmente, que se materialice en un futuro inmediato y que pueda suponer un daño grave para la salud de los trabajadores. Riesgo higiénico: es la posibilidad de que un trabajador sufra un determinado daño con motivo u ocasión del trabajo y que está causado por agentes químicos, físicos y/o biológicos. Factor de riesgo: cualquier condición del trabajo o personal que haga al trabajador más vulnerable a los daños derivados del trabajo. Exposición laboral: una condición del trabajo que pone en situación de riesgo al trabajador. Valor de referencia: el valor de las intensidades, concentraciones y niveles de los agentes físicos, químicos y biológicos que se utilizan como criterios para la evaluación del riesgo higiénico.

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1.4. Tipos de contaminantes Los contaminantes relacionados con la Higiene Industrial son: •

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Contaminantes químicos: constituidos por materia inerte (orgánica o inorgánica, natural o sintética), es decir no viva, en cualquiera de los tres estados de agregación posibles (sólido, líquido y gaseoso) cuya presencia en la atmósfera puede ocasionar alteraciones en la salud de las personas. Contaminantes físicos: constituidos por formas energéticas (calorífica, acústica, electromagnética, etc.) que están presentes en el medio ambiente y usan el medio para desplazarse desde un foco emisor a un elemento receptor (radiaciones, ruido, vibraciones, temperatura, etc.). Contaminantes biológicos: constituidos por los agentes vivos y sus derivados que se encuentran en el ambiente y que puedan dar lugar a infecciones alergia o intoxicaciones (microbios, virus, bacterias, insectos, etc.).

A los contaminantes en sí mismos, que podrían ser llamados factores ambientales, pueden añadirse otro tipo de factores relacionados con el estado fisiológico de las personas y con la forma de llevar a cabo los procesos laborales, de manera ambos constituyen el total de factores que pueden influir en la adquisición de una enfermedad profesional. Así pues, se puede hablar además de: •

•

Intrínsecos: son aquellos sobre los que el hombre no puede ejercer ningún control (susceptibilidad del individuo, raza, edad, etc.). Extrínsecos: aquellos sobre los que el hombre sí puede ejercer algún control (concentración del contaminante, duración de la exposición al riesgo, nutrición, hábitos de utilización de otras sustancias tóxicas (tabaco, alcohol, droga, etc.).

El conjunto de los factores mencionados, y la interacción entre ellos, es lo que va a dañar la salud y dar origen a la aparición de la enfermedad profesional.

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Factores Intrínsecos

Factores Ambientales

HOMBRE

Efecto

Respuesta

Irreversible Reversible Aguda Crónica Muerte

Factores Extrínsecos

1.5. Esquema general de actuación En realidad, la metodología de actuación ha quedado patente en la propia definición de la Higiene Industrial pero, de cualquier forma, es interesante plantear la actividad higiénica desde una perspectiva más amplia. El espíritu, e incluso la letra de la Ley 31/1995 sobre Prevención de Riesgos Laborales, enfoca la actividad preventiva como una labor gerencial que debe estar involucrada en todas las funciones de la empresa. Se pretende que la Prevención sea considerada con igual rigor y con los mismos criterios que el resto de las funciones empresariales (comercial, finanzas, producción, calidad, etc.), y no como una tarea anexa o complementaria con el significado de secundaria que ello implicaría. Una forma sencilla de definir las tareas gerenciales es mediante las siglas SMEC, que corresponden a los términos: Estándar, Medir, Evaluar y Controlar, y cuya interpretación es: Un gerente debe tener establecido cuál es el nivel que desea alcanzar. Si se trata del área comercial ha de estar establecido cuál es el volumen de ventas; si se trata de producción, se habrán fijado las unidades a fabricar y su grado de calidad o de rechazo, por ejemplo. En Higiene Industrial es necesario definir cuál es el nivel de riesgo que no se desea superar, es decir, fijar la exposición límite que puede ser el valor legalmente establecido (si existe), o un nivel más bajo, si la empresa se compromete a alcanzar un mayor grado de seguridad.

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Tras haber establecido el objetivo a cumplir, la función gerencial consiste en medir periódicamente el nivel que ha alcanzado, es decir, ha de conocer cómo se desarrollan las tareas puestas en marcha para alcanzar el objetivo. En Higiene Industrial será necesario medir el nivel de exposición de cada puesto de trabajo. El resultado de la medición se debe comparar con el valor que se debería haber alcanzado. En la medida en que la evaluación indique que los resultados no permitirán cumplir los objetivos propuestos, será necesario poner en marcha las medidas correctoras oportunas para reconducir la situación. En sentido contrario, si los resultados son satisfactorios, la actuación gerencial se encaminará hacia el control para asegurar que la situación se mantenga dentro de los parámetros actuales. 1.6. Metodología de actuación La metodología de actuación consiste en reconocer o identificar, evaluar y controlar los factores de riesgo. Conviene resaltar que, en realidad, la auténtica labor preventiva se estaría cubriendo al realizar el control de los riesgos, lo que sucede es que, difícilmente, esto se puede llevar a cabo si previamente no se han identificado los factores de riesgo o si no se tiene valorada la dimensión del problema. En sentido contrario, no tiene razón de ser dedicarse exclusivamente a labores de identificación y evaluación, si después no se ponen en marcha las acciones de control necesarias. Mediante normativa, estudio y práctica se ha perfilado un método higiénico de aplicación universal, que ha quedado configurado por los siguientes elementos: •

Identificación de los agentes que originan el riesgo y de la exposición.

•

Evaluación del grado de exposición de los trabajadores.

•

Control del riesgo higiénico.

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Metodología de Actuación en Higiene Identificar

Evaluar

Controlar

¿De qué contaminantes se trata? ¿Dónde se produce? ¿Cuánto tiempo está expuesto el trabajador? ¿Cuánto hay? ¿Se supera el valor límite establecido? ¿Existe una situación de riesgo? ¿Hay que introducir modificaciones para eliminar y/o reducir el riesgo? ¿Se mantienen las condiciones de no-riesgo a lo largo del tiempo?

Control ambiental

Contaminante

Trabajador

Identificación

Búsqueda de información

Control periódico

Situación Segura

Medición

Métodos

Valoración

Criterios de valoración

Situación Peligrosa

A continuación vemos en detalle cada uno de estos elementos o fases de la Higiene Industrial: •

Reconocimiento o identificación de los agentes factores de riesgo: Es el origen de la actuación higiénica; no existe peor riesgo que el desconocido, peor aún que el mal controlado. Esta identificación tiene dos vertientes: una relativa a los procesos productivos, y otra relativa a la istración del negocio. La primera es indagatoria y permite conocer in situ

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la exposición de los trabajadores; y la segunda es de gestión (compras y residuos). El reconocimiento de los factores de riesgo es una tarea que se debe realizar con mucha minuciosidad, ya que, al ser la primera etapa del proceso, los errores que ahora se cometan pueden invalidar toda la labor preventiva. Identificar los riesgos no siempre es fácil. Existen contaminantes cuya detección no ofrece ninguna duda (ruido, temperatura, etc.), y pueden ser detectados por los órganos de los sentidos, mientras que en otros casos no son fácilmente perceptibles por los sentidos, y por ello se complica su detección (radiaciones ionizantes o agentes biológicos). Agentes higiénicos no detectables por los sentidos humanos son, entre otros, ciertos contaminantes en forma de gas, vapor, o incluso humos, que no se perciben por el olfato (monóxido y dióxido de carbono, bajas concentraciones de metales cuya liberación no sea perceptible, etc.) Especialmente complicada suele ser la identificación de muchos agentes químicos, en unos casos por no disponer de la composición del producto utilizado y, en otros, por no tener información de los componentes minoritarios que pueden ser especialmente peligrosos (estabilizantes, colorantes, etc.) así como, en ocasiones, por desconocer las sustancias que producen (degradación de un plástico por temperatura...) Para identificar los riesgos es preciso conocer las condiciones de trabajo y su peligrosidad, lo que normalmente requerirá conocimiento experto de higiene, conocimiento específico del proceso, recursos de búsqueda de documentación y observaciones en el lugar de trabajo, además de entrenamiento en la metodología y en las herramientas de identificación de factores de riesgo.

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Centrado del problema Identificación

Actividad Productos Procesos Organización del trabajo Datos epidemiológicos

Operaciones y procesos peligrosos Identificación Contaminantes del riesgo presentes Tiempo de exposición

La mecánica recomendada para abordar la identificación de los riesgos higiénicos consiste en analizar de forma secuencial las materias primas utilizadas, los procesos tecnológicos empleados, la observación de las energías que se pueden liberar, y las transformaciones que sufren las materias primas. Por último, se comprobarán los riesgos que pueden presentar los productos y las materias elaboradas. Cuando este proceso se aplica a nivel del puesto de trabajo, se debe tener presente que los riesgos pueden provenir tanto del propio puesto como de otros puestos o actividades que estén en su entorno próximo o lejano. Como ejemplo vamos a analizar los presuntos riesgos que se pueden dar en un trabajo de soldadura:

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-

-

Óxidos de metales que entran a formar parte de la composición de las piezas a soldar. Óxidos de los metales de aporte (electrodo, hilo, etc.). Sustancias liberadas por la acción de la llama o el arco sobre el recubrimiento del metal de aporte (electrodos recubiertos, protección del hilo). Sustancias liberadas por la acción de la llama o el arco sobre el recubrimiento o productos residuales de las piezas a soldar (pintura, aceites y grasas, restos de desengrasantes, materiales plásticos, etc.).

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-

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-

Sustancias producidas por la acción del arco o la llama sobre el aire que rodea el punto de soldadura (óxidos de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono, etc.). Radiaciones infrarroja y ultravioleta por la acción del arco. Ruido cuando se realizan tareas con la radial para el repaso de la soldadura. Vibraciones por el empleo de la radial.

Es necesario resaltar que no es prudente dejarse influir por sensaciones subjetivas provocadas por los sentidos humanos. En muchas ocasiones, percepciones muy desagradables (amoníaco, por ejemplo), no se corresponden con niveles de riesgo elevado y, por el contrario, agentes no perceptibles (radiaciones ionizantes o monóxido de carbono) o de sensaciones agradables (benceno y otras sustancias aromáticas), pueden ser peligrosas en concentraciones muy bajas. •

La encuesta higiénica es la herramienta preferida de los higienistas para la identificación de riesgos. Consiste en una secuencia de pasos dirigida a capturar datos sobre los factores de riesgo y sobre las exposiciones, y documenta la actividad laboral en esos términos. Además de los factores de riesgo, deben quedar suficientemente caracterizados en el tiempo su emisión y la frecuencia de exposición, así como los procedimientos de trabajo, organizativos y de control, que afecten a la intensidad o frecuencia de las exposiciones. A veces, se utilizarán equipos e instrumental durante la encuesta, a fin de detectar la presencia de agentes que incluso serán útiles para realizar evaluaciones semicuantitativas, y ahorrarán mucho tiempo en mediciones y toma de muestras. Mediante buenas prácticas de gestión, una buena política de compras, homologación de proveedores y de productos, especificaciones de seguridad y salud, inventario de sustancias peligrosas, etc., es posible tener identificados muchos agentes antes de su presencia en el lugar de trabajo. Una vez conocidos los agentes y las oportunidades de exposición a dichos agentes, se debe conocer también el 21




número de trabajadores a los que afecta dicha exposición y de qué manera. •

Evaluación de riesgos: La evaluación consistirá en estimar la exposición a los agentes mediante tomas de muestras o mediciones. Por medición se entiende la utilización del instrumental adecuado para hacer una valoración cuantitativa o cualitativa de los agentes, con el objeto de hacer una estimación válida de la exposición a dichos agentes. En Higiene Industrial el término evaluación no significa exclusivamente el acto de cuantificar el factor de riesgo objeto de la valoración, sino que es necesario compararlo con un valor de referencia que se considere aceptable. Control ambiental Control biológico

Muestreo: directo o indirecto Localización, duración, representatividad Métodos

Criterio de valoración

Ponderado Techo

Toma de decisión

Errores Nivel de acción (en el foco, en el medio o en el individuo)

Evaluación

Medir

Valorar los resultados de la medición

De este planteamiento se deriva la necesidad de que cada agente higiénico necesita un valor de referencia, ya que en general, en caso contrario, tendrá poco sentido la medición del valor. No obstante, se dan casos en los que pese a no disponer de valor de referencia, puede ser útil realizar mediciones con el objeto de: -

-

-

Comparar los valores encontrados y conocer su evolución en el tiempo (saber si la exposición crece o decrece). Contrastar el grado de exposición entre distintos puestos de trabajo. Disponer de información sobre la relación, nivel exposición y estado de salud de los trabajadores.

de

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•

Control del riesgo: el objetivo del control ambiental es conseguir condiciones ambientales tolerables para el trabajador, sin que su salud sufra alteraciones irreversibles como consecuencia de las condiciones de trabajo a lo largo de toda su vida laboral. El control se debe aplicar especialmente en los puestos donde la evaluación ambiental ha denunciado la existencia de algún riesgo higiénico. Para conseguir esta mejora puede recurrirse a: -

-

-

-

Control de ingeniería: actuando sobre el proceso, maquinaria o instalación, con el fin de reducir los niveles de contaminantes presentes en el ambiente. Prácticas de trabajo: mediante modificación de métodos y hábitos de trabajo. Control istrativo/organizativo: reducción de los tiempos de exposición. Protección operario.

personal:

aislamiento

o

mediante

protección

del

Las medidas de control deben aplicarse por este orden en: -

-

El foco de generación: por ejemplo, mediante enclaustramiento de una máquina ruidosa, se obtiene la máxima eficacia pero pueden producirse dificultades de operación, ya que en muchas ocasiones el foco de generación es también el punto de operación, por lo que es necesario un estudio profundo de la medida correctora aplicada. El medio de propagación: es decir, en el espacio existente entre el punto de generación y el operario. Por ejemplo, colocando es absorbentes del ruido (ver figura adjunta con es acústicos a la altura del techo de una nave industrial). La eficacia es, en este caso, más baja que actuando sobre el foco, aun cuando las dificultades de aplicación y las posibles interferencias sobre el proceso productivo son también menores. 23




-

En el receptor: puede recurrirse al aislamiento del operario, por ejemplo, construyendo una cabina insonorizada, en cuyo interior pueda éste permanecer la mayor parte del tiempo.

También cabe, en último lugar, la protección personal del trabajador, mediante la utilización de equipos de protección individual (EPI). Una vez que el riesgo ha sido cuantificado y comparado con el nivel límite ambiental (el valor máximo que no se desea superar, o VLA), la auténtica labor preventiva consiste en poner en marcha las medidas de control necesarias: -

-

Si la situación no presenta riesgo, se está por debajo del valor de referencia y se establecerán los mecanismos de control necesarios para asegurarse de que la exposición no aumente y, en función de lo próximo que se esté del límite, se comprobará periódicamente el nivel de exposición. Si la situación presenta riesgo, se ha superado el valor límite y las acciones a implantar deben orientarse hacia la disminución del grado de exposición laboral.

Los controles impuestos operarán sobre las condiciones de trabajo, en sus variantes organizativas, individuales o materiales, que afecten a la exposición y al riesgo higiénico, como son los tiempos de exposición, frecuencia de exposición, restricciones de , procedimientos de trabajo, hábitos del trabajador, información y capacidad del trabajador, condiciones del proceso, controles de ingeniería, etc. Conviene destacar dos aspectos importantes del control. Por un lado, la importancia que podría tener para una empresa la carga económica que puede derivarse de la aplicación de estas medidas correctoras, que muchas veces exigen modificaciones en los procesos y en la maquinaria, u obligan a la construcción de instalaciones de ventilación industrial. Por otro lado, el diseño de estas medidas correctoras, exige un buen conocimiento del proceso productivo, un análisis de los métodos de trabajo y, en muchas ocasiones, un conocimiento especializado de las técnicas de ventilación industrial. 24

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La reducción de los niveles de exposición debe conseguirse siempre aplicando medidas correctoras de carácter general. La protección personal no debe ser utilizada como sustitutivo de estas medidas generales y su utilización debe limitarse a situaciones transitorias, una vez que se haya descubierto la situación de riesgo y mientras se procede a su corrección.

1.7. Ramas de la Higiene del Trabajo Para cumplir con los fines establecidos para la Higiene del Trabajo existen cuatro ramas fundamentales: •

Higiene Teórica.

•

Higiene Analítica.

•

Higiene de Campo.

•

Higiene Operativa.

Debido a las diferentes funciones que competen a cada rama, para la resolución del problema será precisa la actuación conjunta de todas ellas, ya que se encuentran íntimamente ligadas. 1.7.1. Higiene Teórica Es la rama de la Higiene del Trabajo que se encarga del estudio de los contaminantes y de su relación con el hombre, a través de estudios epidemiológicos y experimentación humana o animal. Su objeto es estudiar las relaciones dosis-respuesta o contaminantetiempo de exposición-hombre y así establecer valores estándar de concentración de sustancias en el ambiente y períodos de exposición, a los que la mayoría de los trabajadores pueden estar repetidamente expuestos sin que se produzcan efectos perjudiciales para su salud. Esta rama constituye la base de toda la higiene del trabajo ya que establece las condiciones y los valores de concentración a los que la mayoría de los trabajadores podrán estar expuestos sin riesgo para su salud. Para la fijación de los valores estándar, la Higiene Teórica actúa en dos niveles de experimentación:

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•

•

Nivel de laboratorio: consiste en someter seres vivos a los efectos del contaminante que se estudia, y determinar las alteraciones funcionales que experimentan para, posteriormente, extrapolar los resultados y poderlos aplicar al hombre. Nivel de campo: consiste en recoger la información suministrada sobre los compuestos que se manipulan en los procesos industriales.

Esta información, obtenida en el ámbito de laboratorio mediante técnicas higiénicas o médicas, permite alertarnos frente a nuevos contaminantes o ante la sospecha de que pueda ser generador o potenciador de una determinada dolencia, estableciendo un primer valor de referencia, que deberá ser contrastado posteriormente.

1.7.2. Higiene Analítica Es la rama de la Higiene del Trabajo que realiza la investigación y el análisis cualitativo y cuantitativo de los contaminantes presentes en el ambiente de trabajo. Esta rama está en estrecha relación y colaboración con el resto de las ramas, y permite evaluar la magnitud del riesgo higiénico. Podemos definir la Higiene Analítica como la Química Analítica aplicada a la Higiene del Trabajo. Se encarga de procesar las muestras y determinar en ellas, cualitativa y cuantitativamente, los contaminantes químicos presentes en el ambiente de trabajo. Son funciones de la Higiene Analítica: Análisis de materias primas u otros productos que puedan ser focos de contaminación. Análisis de los agentes químicos presentes en el ambiente laboral. Análisis de los contaminantes presentes biológicos de personas expuestas a ellos.

en

fluidos

Investigación para obtener nuevos métodos analíticos, mejorar los ya existentes, y estudiar los efectos toxicológicos que pueden producir diversos contaminantes químicos sobre animales experimentales o tejidos biológicos.

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Dado que las cantidades de contaminantes en el ambiente laboral son pequeñas, las técnicas usadas en los análisis han de ser muy sensibles, por lo que se operará frecuentemente dentro de la escala “micro”. Aunque la Higiene Analítica es una simple aplicación del análisis químico, sus peculiaridades han hecho de ella una auténtica especialidad, ya que: •

•

•

•

•

•

Los contaminantes son sustancias de naturaleza química muy variada, desde simples elementos químicos a compuestos muy complejos en estado sólido, líquido o gaseoso. Normalmente se encuentran proporciones muy pequeñas.

dispersos

en

el

aire

y

en

Pueden presentarse aislados o en mezclas con sustancias que a veces potencian sus efectos. Los análisis, si bien son siempre cuantitativos, en muchos casos requieren previamente el análisis cualitativo de la muestra. En ocasiones hay que determinar los contaminantes o derivados metabólicos en fluidos biológicos o tejidos animales. Los análisis se realizarán sobre materias primas o productos industriales muy diversos (disolventes, pinturas, resinas, colas, plásticos, detergentes, plastificantes, aglomerantes, plaguicidas, minerales y rocas, tejidos y fibras, etc.), por lo que resultan ser muy variados.

En Higiene Analítica pueden utilizarse dos tipos de métodos: •

Métodos de lectura directa. Consisten en la identificación del contaminante en el mismo punto donde se ha producido (in situ), sin necesidad de realizar una previa toma de muestra. Para ello será necesaria la utilización de equipos portátiles y, a ser posible, de lectura directa que, en general, son de aplicación específica para cada contaminante (sonómetro, luxómetro, termómetro, higrómetro, colorímetro, cromatógrafo de gases, espectrofotómetro de infrarrojos portátil, equipos de alarma para gases, humos, vapores, etc.). 27




•

Métodos de lectura indirecta. En los que la medición del nivel de contaminante se hace en el laboratorio a partir de una muestra recogida en el lugar de trabajo. Con ellos se obtienen resultados más exactos y precisos, pero sin embargo son métodos más caros y más lentos. Pueden también utilizarse para comprobar valores de mediciones realizados in situ.

En relación con los métodos de lectura indirecta, la actuación en el laboratorio tiene dos partes: a. Análisis preparatorio: Cuya misión es la preparación de las muestras para hacer más eficaz su utilización, ya que en ocasiones se dispone de poca cantidad de las mismas, preparándolas tanto para la realización de los análisis por métodos químicos clásicos, bien sea por vía húmeda (volumetría, gravimetría, etc.) o por vía seca (ensayos a la llama, pérdidas por calor, etc.), como para la determinación de constantes físicas (puntos de fusión, ebullición, inflamación, etc.). Generalmente, las muestras que llegan al laboratorio suelen ser muestras ambientales, aunque también pueden ser muestras biológicas o de materias primas. La razón de ello se debe a que los contaminantes llegan al hombre generalmente por vía respiratoria, en forma de gases o vapores, líquidos o sólidos. Las muestras ambientales se toman de acuerdo con alguno de los siguientes procedimientos: -

-

Filtración del aire a través de un medio poroso (filtros). Absorción del contaminante en una solución adecuada por el que circula el aire (impingers). Absorción del contaminante sobre la superficie de un sólido (tubos de carbón activo o de silica-gel).

El procedimiento de preparación de las muestras depende del tipo de captación de muestras utilizado. b. Análisis instrumental: o desarrollo de los distintos métodos analíticos, basados fundamentalmente en la aplicación de técnicas físico-químicas al análisis de muestras, 28

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principalmente técnicas cromatográficas, técnicas espectrométricas y técnicas microscópicas (óptica y electrónica). Por análisis instrumental se entienden aquellos procedimientos cuantitativos en los que intervienen equipos que requieren de una especialización del analista, tanto en el manejo del aparato, como en la interpretación de los datos. Constituyen características generales de este tipo de análisis: -

-

Gran sensibilidad, ya que las cantidades de muestras generalmente no sobrepasan el miligramo. Rapidez y seguridad en los resultados muy superiores a los obtenidos con métodos clásicos.

-

Coste elevado de los equipos y mantenimiento.

-

Necesidad de preparación previa de las muestras.

-

Utilización de técnicas muy particulares dependiendo de la naturaleza de las muestras, información que se desee obtener, exactitud de los resultados y posibles interferencias.

1.7.3. Higiene de Campo Es la rama de la Higiene del Trabajo que realiza el estudio y el reconocimiento del ambiente, así como también de las condiciones de trabajo, identificando y evaluando los riesgos higiénicos y sus posibles causas, adoptando las medidas necesarias para su control.

1.7.4. Higiene Operativa Es la rama de la Higiene del Trabajo que estudia los aspectos relacionados con las acciones correctoras y preventivas que se aplicarán para eliminar o disminuir los riesgos detectados al realizar la evaluación de riesgos de las empresas. Para realizar esta función, y parte de la prevista para la Higiene Teórica, se utiliza como herramienta de trabajo la encuesta higiénica. Con ella se pretende recoger la información suministrada por la propia empresa y los trabajadores afectados, documentación apropiada, instrumental de campo previamente calibrado, laboratorios de Higiene 29




Analítica y una gran experiencia que permita, a partir de los conocimientos técnicos, poder aplicar a los valores obtenidos los criterios higiénicos previamente adoptados. Los datos suministrados por la encuesta higiénica, unidos a los alores provistos por la Higiene Analítica y contrastados con los estándares de la Higiene Teórica, permitirán realizar la valoración del riesgo higiénico y, a partir de ésta, estudiar y proponer las medidas de control adecuadas para reducir los niveles de concentración hasta valores permisibles para el hombre. La Higiene Operativa se encarga de realizar esta última función de la Higiene de Campo: controlar los riesgos detectados. La Higiene de Campo junto con la Higiene Operativa constituye el verdadero campo de actuación del higienista.

1.8. Desarrollo del método de trabajo La metodología usada para la realización del trabajo en el Área de Higiene Industrial o del Trabajo, consiste en seguir sistemáticamente los siguientes pasos: 1) Realización de la encuesta higiénica. 2) Realización de las mediciones. 3) Valoración de los resultados. 4) Propuesta de acciones correctoras/preventivas. La encuesta higiénica La encuesta higiénica constituye la técnica de actuación más importante de la Higiene del Trabajo en general, y de la Higiene de Campo y Teórica en particular. En ella se analizan los diferentes factores que intervienen en un problema higiénico y permite aplicar medidas técnicas, de control y de reducción de las situaciones de riesgo. Según la finalidad podemos distinguir distintos tipos de encuestas higiénicas: •

Por su repetitividad, las encuestas higiénicas pueden ser:

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•

-

Esporádicas: realizadas de forma aislada.

-

Sucesivas: realizadas de forma periódica.

Por su alcance, las encuestas higiénicas pueden ser: -

-

•

•

Monofásicas, específicas o concretas: referidas a un determinado riesgo. Multifásicas, inespecíficas o generales: referidas a cualquier tipo de riesgo higiénico existente.

Por la entidad que la realiza, podemos mencionar las encuestas efectuadas por organismos oficiales, empresas, mutuas u otras entidades privadas. Por su amplitud, la encuesta higiénica puede ser: -

Completa: aplicada a toda la empresa. Parcial: aplicada a un determinado proceso o puesto de trabajo.

Planteamiento de la encuesta higiénica: para realizar la encuesta higiénica de una forma metódica se deberán seguir las etapas siguientes: a) Identificar peligros. b) Conocer el proceso. c) Recopilar datos. d) Estimar la exposición. e) Estimar riesgos. f) Adoptar criterios de evaluación. g) Sacar conclusiones. h) Plantear medidas de control. Realización de las mediciones Según sean las condiciones del entorno laboral que se estén estudiando, se escogerán los métodos de medición que se consideren 31




más adecuados. En cada caso, como ya se ha mencionado anteriormente, se elegirán los métodos de los que se disponga según el tipo de contaminante, y según la necesidad considerando que se dispone de: •

•

Métodos orientativos: generalmente con instrumentos de lectura directa. Métodos de precisión: que requieren la elaboración de toda una estrategia de muestreo.

A continuación, y como ejemplo, se indican los métodos de muestreo más utilizados según el tipo de contaminante químico existente en el ambiente de trabajo. Contaminantes Químicos

Métodos de Captación o de Toma de Muestras

Gases y Vapores

1. Tubos reactivos específicos o colorimétricos de carbón activo o de gel de sílice, con aspiración de aire contaminado mediante bombas 2. Aparatos de lectura directa 3. Impingers (frascos borboteadores)

Humos y Nieblas

1. Filtros 2. Impingers o soluciones borboteadotas 3. Aparatos de lectura directa Polvo total

Conímetro Filtros Impingers

Polvo respirable

Ciclones Decantadores

Polvos y Fibras

Valoración de los resultados o Evaluación del riesgo Una vez que se dispone de los resultados de las mediciones realizadas en la primera etapa del proceso, y que han permitido y determinar la magnitud del problema higiénico a partir del conocimiento de las concentraciones o cantidades ambientales (contaminantes químicos y biológicos) y/o niveles de intensidad (contaminantes o agresivos físicos), el número de trabajadores 32

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expuestos y la duración de las exposiciones, se procede a evaluar los riesgos detectados en cada puesto de trabajo. Para ello debemos disponer, para cada uno de los contaminantes químicos, de los siguientes datos: •

•

•

P (Concentración Promedio Permisible), VLA-D (Valor Límite Ambiental, TLV-TWA): en aquellos lugares de trabajo en los que se fabriquen, manipulen o utilicen materiales o productos con efectos nocivos conocidos, que puedan afectar a la salud del trabajador y que debido a sus propiedades o a las características del proceso puedan pasar al ambiente. Cuando la sustancia no disponga de su P y exista sospecha, por sus características fisicoquímicas o fisiológicas, de que pueda producir daño en la salud del trabajador, deberán adoptarse las mismas medidas de precaución que para aquellas otras a las que su acción pudiera asimilarse, o en el caso de los agentes biológicos a aquellos que presenten mayor peligrosidad. VLA-T (TLV-STEL): en aquellos lugares de trabajo en los que, además de concurrir las circunstancias anteriores, los trabajadores se encuentran expuestos a altas concentraciones durante cortos períodos de tiempo. CMP (Concentración Máxima Permitida), VLA-C (TLV-C): en aquellos casos en que la sustancia contaminante tenga un valor límite de este tipo.

Se procederá entonces a partir de estos datos, según se trate de un solo contaminante o de varios contaminantes. Propuesta de acciones correctoras o preventivas (Control del riesgo) Para poder conseguir la eliminación del riesgo higiénico la Higiene Operativa debe actuar sobre los diferentes factores que intervienen en el proceso. La actuación se realizará siempre en el siguiente orden: •

Foco emisor del contaminante.

•

Medio de difusión del contaminante.

•

Trabajadores expuestos.

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Sistemas de Control del Riesgo Higiénico Riesgo Higiénico

Sistemas de Control

Sustitución de productos Modificación del proceso Foco emisor del Encerramiento o aislamiento del proceso contaminante Métodos húmedos Selección de equipos y diseños adecuados Limpieza Ventilación por dilución Medio de difusión Aumento distancia foco-receptor Sistemas de alarma Mantenimiento Formación, información y adiestramiento Rotación de personal Trabajadores Encerramiento del trabajador expuestos Control y reconocimiento médico de los trabajadores Protección personal De todas las medidas expuestas, las más eficaces desde el punto de vista de la Higiene del Trabajo son las que actúan sobre el foco emisor del contaminante, por lo que se debe, ante todo, intentar aplicar dichas medidas. Si ello no fuera posible, se aplicarán medidas sobre el medio, para evitar la difusión de los contaminantes. Si no fuera posible actuar sobre ninguno de los puntos anteriores se actuará sobre el trabajador, siguiendo las pautas marcadas en el cuadro anterior. Sin embargo, aspectos como la formación y la vigilancia de la salud deben aplicarse indistintamente.

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II. MUESTREO QUÍMICOS

Y

ANÁLISIS

DE

PRODUCTOS

2.1. Introducción Los contaminantes químicos se pueden emitir en los tres estados de agregación de la materia, sin embargo son aquellos que encontramos en el aire los que más riesgos pueden tener. De estos unos son formas moleculares (gases y vapores) y los otros son agregados moleculares (mezcla de compuestos en estado sólido o líquido con el aire) o aerosoles. Los aerosoles formados por sólidos, pueden contener fibras y/o partículas y, a su vez, las partículas pueden clasificarse según su tamaño en polvos y humos. Según su composición, el tipo de polvo puede definirse de la siguiente forma: •

•

•

•

•

Polvo neumoconiótico: sus efectos dependen de su fracción respirable, es decir de que sus partículas y/o fibras sean de pequeño tamaño (sílice). Polvo tóxico: sus efectos dependen de la cantidad total de polvo suspendido (óxidos metálicos). Polvo inerte: no contiene ningún compuesto tóxico y los productos neumoconióticos están en porcentaje inferior al 1%. La ACGIH los denomina PNCOF (partículas no clasificadas de otras Trabajador manipulando fibras de algodón formas) a las que se les asigna un TLV de 10 mg/m3 de polvo total no conteniendo amianto y menos del 1% de sílice cristalina. Fibras: son aquellas partículas cuya longitud es superior a diez veces su diámetro medio (algodón, cáñamo, amianto, etc.) Fracción respirable: porción del polvo total suspendido en el aire que alcanza, por su pequeño tamaño, los alvéolos pulmonares depositándose en ellos. El resto es retenido por las mucosas del aparato respiratorio o sedimentan por gravedad.

En el siguiente cuadro se indican los porcentajes de fracción de masa de partículas respirables, con relación al polvo total suspendido en el aire, según su diámetro aerodinámico establecido por la ACGIH.

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Diámetro aerodinámico de la partícula 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Masa de partículas respirables % 100 97 91 74 50 30 17 9 5 1 -

Se observa que, en el caso de la contaminación por polvo, la determinación del riesgo higiénico vendrá dada por los siguientes factores: •

Composición química del polvo.

•

Tamaño de las partículas.

•

Concentración en el aire.

•

Tiempo de exposición.

A la vista de lo expuesto, conviene señalar que, el muestreo deberá realizarse de forma selectiva y según el tamaño de la partícula o tipo de polvo: polvo total o polvo respirable. Teniendo en cuenta que los valores de los VLA (TLV’s) vienen expresados como polvo total, salvo que se indique expresamente que se trata de “polvo respirable”. 2.2. Muestreo de contaminantes químicos La fase fundamental de la evaluación es aquella que permite decidir sobre la existencia de una situación inisible o tolerable para la salud laboral. Esta decisión ha de basarse en la cuantificación del posible riesgo, según los criterios higiénicos existentes, normalmente aceptados.

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El punto de partida para la determinación de un riesgo higiénico es la toma de muestras, las cuales deben ser auténticamente representativas de las condiciones reales del trabajo y de la exposición en cada puesto. Para ello es necesario conocer las diferentes técnicas de muestreo, tanto ambientales como biológicas, a fin de facilitar la elección de una metodología adecuada para la evaluación. 2.2.1. Toma de muestras. Clasificación La toma de muestras en ambientes laborales persigue evaluar la exposición de los trabajadores a las sustancias químicas en sus puestos de trabajo. Según cual sea la realización de los procesos laborales, el muestreo podrá ser: •

•

Ambiental: Se recoge muestra de un entorno donde se encuentran varios trabajadores. Personal: Se recoge en la zona donde trabaja una sola persona y el muestreador lo lleva la propia persona durante el tiempo que se decida que se hará el muestreo.

El fin de un muestreo es medir, en un volumen de aire, la cantidad de los productos que se supone que dicho aire contiene. Dicha medida puede realizarse in situ o en el laboratorio. Además, se puede realizar un muestreo de fluidos biológicos, que lo que pretende estimar es la exposición a los compuestos químicos presentes en el puesto de trabajo, analizando dichos productos o sus metabolitos, en diversos fluidos biológicos, a saber sangre, orina o aire exhalado, tomados del trabajador. Desde el punto de vista de la instrumentación necesaria para la recogida de muestras, cabe realizar la siguiente clasificación: 2.2.2. Muestreo ambiental La toma de muestras puede ser: •

Pasiva: simplemente por difusión a un filtro o mediante una bolsa inerte.

37




•

Activa: forzando el paso del aire a través de un soporte mediante una bomba de aspiración o de impulsión que puede ser manual o automática.

Los soportes utilizados en el segundo caso son: •

Bolsas para aire.

•

Filtros.

•

Soluciones borboteadotas (impinger).

2.2.3. Muestreo Activo a. Instrumentos para la toma de muestras de aire: los instrumentos para la toma directa de muestras ambientales son dispositivos que permiten almacenar y conservar una porción del aire objeto del estudio. Este procedimiento activo de toma de muestras para un posterior análisis en el laboratorio, sin mediar tratamiento alguno, es de interés para contaminantes en forma gaseosa. Las bolsas de aire tienen un amplio uso para la recogida de muestras de aire contaminado. Permiten muestreos personales y monitoreo de áreas, y son aptas para determinar niveles techo y exposiciones a cortos períodos de tiempo. Son útiles, asimismo, para la toma de muestras de mezclas desconocidas de gases. Las características que deben reunir las bolsas inertes son: -

Impermeabilidad a los gases.

-

Baja pérdida de muestra durante el almacenamiento.

-

-

-

Flexibilidad y temperaturas.

resistencia

en

un

amplio

rango

de

Posibilidad de ser usada para muestras de agua. Orificios adecuados para el llenado y extracción de la muestra. Disponibilidad en una gran variedad de tamaños.

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Como recomendaciones para su uso, se pueden citar: -

-

-

-

-

Usar bolsas construidas de materia inerte frente a un gran número de productos químicos (Telar, Teflón). Conectar la bolsa toma–muestras con la bomba impulsora de aire mediante un tubo de Teflón. Utilizar una membrana de Teflón para sellar el orificio de la bolsa. Analizar su contenido, tan pronto como sea posible, después de haber recogido la muestra. No usar las bolsas de muestreo con compuestos inestables o de alta reactividad.

Las principales ventajas e inconvenientes que presenta este tipo de dispositivo se pueden resumir en: Ventajas

Inconvenientes

Muy útil si se precisa la recogida de muestras de contaminantes desconocidos, gases inorgánicos, hidrocarburos ligeros, freones, etc.

Por tratarse de un sistema de muestreo que no concentra los contaminantes, pueden presentarse problemas en el límite de detección al depender éste de la cantidad de muestra recogida.

Escasa manipulación de las muestras, evitándose los procedimientos de absorción y pérdida o salida de aire.

La relación coste-duración de las bolsas inertes es desfavorable.

Se elimina en gran parte la posibilidad de reacciones, en o entre los contaminantes muestreados, al no proceder a su concentración.

Los muestreos personales para determinar el VLA-D (TLV-TWA) presentan inconvenientes derivados del difícil transporte de la bolsa por el trabajador.

b. Toma de muestras por concentración del contaminante sobre un soporte: dentro del muestreo activo del medio 39




ambiente, la captación de los contaminantes químicos por fijación y concentración de los mismos sobre soportes, constituye la técnica más ampliamente utilizada. El paso forzado del aire que contiene sustancias químicas potencialmente peligrosas a través de un soporte, lleva consigo la generación de la muestra de campo. Las transformaciones químicas y/o físicas de las muestras de campo realizadas en el laboratorio (preparación de las muestras), posibilitan la aplicación de las técnicas instrumentales analíticas. Estos dos procesos, cada uno con su problemática específica, íntimamente relacionados y dependientes entre sí, y de diferente ejecución en el tiempo, constituyen el método analítico. Éste incluye, por tanto, la toma de muestras y el análisis. Respecto a los soportes, el tipo de los mismos y sus características, deben ser concordantes con el estado físico, naturaleza y comportamiento de los contaminantes que se desean retener, y darán lugar a muestras estables. Asimismo, serán compatibles con las técnicas instrumentales que posteriormente se aplicarán en el laboratorio. Dado que en Higiene Industrial las cantidades de muestras recogidas son del orden de los microgramos, la calidad y los soportes, así como los reactivos utilizados en su preparación, deberán ser extremos. De otra manera estas cantidades tan pequeñas quedarían enmascaradas. Resulta de vital importancia que los soportes sobre los que se realiza la fijación y concentración de los contaminantes, posean una elevada eficacia de retención. Igualmente, la preparación de las muestras en el laboratorio debe ir acompañada de buenos coeficientes de recuperación. La toma de muestras se llevará a cabo teniendo presente que la capacidad de los soportes es limitada. Para no producir muestras que conduzcan a resultados erróneos, se evitarán fenómenos de colmatación, migración, volatilización, etc.

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Los elementos utilizados para la toma de muestras se pueden clasificar en tres tipos: -

Soluciones absorbentes.

-

Membranas o filtros.

-

Sólidos absorbentes. Las soluciones absorbentes fijan los contaminantes mediante procesos de solubilización u otras reacciones químicas (neutralización, oxidación, reducción, etc.). Se emplean distintos tipos de borboteadores o impingers (figura adjunta; fabricados con vidrio borosilicatado, están compuestos por dos piezas: el cuerpo o vaso, graduado en incrementos de 5 ml y el cabezal, cuyo borboteador puede terminar con o sin placa de vidrio esmerilado) con el fin de conseguir un área de o eficaz entre el aire contaminado y la solución absorbente, modificando el tamaño y número de burbujas y la cantidad de solución. En el muestreo de aerosoles líquidos el proceso de retención y concentración implica un mecanismo de dilución, siendo, por tanto, suficiente con borboteadores con vástagos de un solo orificio. No sucede lo mismo si los contaminantes se presentan en forma de gases o vapores. Estos casos conllevan reacciones químicas entre las sustancias contenidas en el aire y las soluciones absorbentes, por eso es necesaria una mayor área de o. Esto Equipo de muestreo con se logra utilizando borboteadores que bomba de posean un vidrio fritado en el extremo del aspiración vástago. Al disminuir el tamaño medio del poro del mencionado vidrio, se consigue mayor eficacia. Normalmente los borboteadores se utilizan en batería, de manera que pueden obtenerse varias muestras a la vez; esto se hace con la finalidad de:  Aumentar la eficacia de retención.  Disponer de testigos de saturación de la solución absorbente.

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 Servir de trampa para prevenir averías por inundación en las bombas de aspiración. En otros casos interesa que vayan precedidos por filtros de membrana para diferenciar las distintas formas en las que puede presentarse un contaminante. Las membranas porosas o filtros constituyen una familia de soportes ampliamente utilizada para la recogida de un gran número de contaminantes. Los principales tipos de filtro son: -

Mezcla de ésteres: de celulosa (nitrocelulosa y acetato de celulosa). Ampliamente utilizado en absorción atómica y emisión de espectrofotometría de fluorescencia, infrarroja y ultravioleta–visible, y difracción de rayos X.

-

Fibra de vidrio: los filtros fabricados a partir de fibra de vidrio sin unir, permiten altos caudales de muestreo, son resistentes a la humedad y poseen una gran capacidad para retener sólidos.

-

Cloruro de polivinilo: manufacturados con PVC, estos filtros son particularmente resistentes a los álcalis y ácidos concentrados. Su escasa afinidad por la humedad y elevada ligereza, los hacen recomendables en análisis gravimétrico.

-

Teflón: los filtros construidos con politetrafluoroetileno (PTFE), son resistentes a los fluidos químicos y disolventes, mostrándose por naturaleza hidrofóbicos.

-

Plata: fabricados a partir de plata pura, estos filtros poseen alta eficacia de retención y tienen un tamaño de poro uniforme.

-

Celulosa: los filtros hechos con celulosa libre de cenizas y tratados con doble lavado ácido, dejan un residuo inferior al 0,01%.

Las membranas, según su tamaño, naturaleza y diámetro medio de poro, son dispositivos eficaces para el muestreo de polvos (inertes, metálicos y silicóticos), humos metálicos, 42

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aerosoles, fibras, hidrocarburos pesticidas, nieblas, etc.

policíclicos

Para poder manipular los filtros de membrana con facilidad, se introducen en portafiltros (cassettes) de dos o tres cuerpos que contienen, en la mayoría de los casos, un soporte (pad), generalmente de celulosa.

aromáticos,

Cassettes portafiltros

El número de cuerpos montados en el portafiltros es optativo, excepto si se desea recoger muestras de fibras y aerosoles ácidos o alcalinos, que deberán ser obligatoriamente tres. En determinados tipos de muestreos son necesarios ciertos rios o selectores de partículas. Para la recogida de fibras de amianto se sustituye el primer cuerpo de portafiltros por un elemento protector, evitando la contaminación accidental de la muestra. Deberá ser metálico o de un material que evite al máximo el riesgo de pérdida de fibras por carga electrostática. Si el contaminante que se estudia se presenta en forma de polvo son tres los selectores de partículas a reseñar:  Ciclón: Selector de partículas para el muestreo de fracción respirable según la curva de separación de ACGIH. Conviene disponer de ciclones cuyo rendimiento sea independiente de su orientación, puesto que las posturas de los trabajadores están sujetas a constantes cambios.  Impactador de cascada: Dispositivo para cumplir con los criterios de Ciclón de aluminio muestreo selectivo por tamaño de partícula y aplicar correctamente los valores PSS-TLV’s.  Captador de partículas respirables: de aplicación exclusiva en el interior de explotaciones mineras. Está diseñado para ajustarse a la curva de Johannesburgo (BMRC).

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Los sólidos absorbentes fijan los contaminantes produciéndose una reacción que conlleva en la gran mayoría de casos un cambio de pH que se traduce en un cambio de color indicativo de la fijación del contaminante. Normalmente están contenidos en tubos de vidrio y distribuidos en su interior en dos secciones diferenciadas, la segunda sirve de testigo. Las sustancias absorbentes más ampliamente utilizadas son: carbón activo, gel de sílice, hopcalita, alúmina y polímeros porosos XAD, Poropak, Chromosorb y Tenax. El muestreo con tubos absorbentes es el mejor método de recolección de compuestos potencialmente peligrosos en el aire en forma de gases y vapores. La capacidad de retención de estos sistemas de toma de muestras viene condicionada por la presencia de otros compuestos que desplazan a los de interés. Con independencia del tipo de soporte de retención empleado en todo el proceso de toma de muestras, resulta crítica la cantidad de muestras recogidas y las interferencias. Si bien todo método analítico recomienda un volumen de muestreo dado, el higienista debe coordinar todos los factores que concurren e influyen en la evaluación. - Por parte del medio a muestrear: o Composición cualitativa. o Concentración esperada. o Presencia de otros contaminantes. o Duración del ciclo de fabricación. - Por parte del método analítico: o Margen de trabajo. o Sensibilidad de la técnica. o Limitación del soporte de captación. o Márgenes operativos de los equipos de muestreo.

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De la consideración de los puntos antes mencionados, la cantidad de muestra recogida debe situarse por encima del límite de detección de la técnica analítica y estar comprendida dentro del rango operativo del método de evaluación. El procedimiento más eficaz para el control de interferencias se realiza mediante la toma de “blancos”. El “blanco” es una exigencia analítica ligada a la toma de muestras, ya que se trata de muestras que se caracterizan por no haber pasado aire a través de ellas. La información que se obtiene de dichas muestras sirve para contrastar las manipulaciones realizadas durante la toma de las muestras, el envío y la conservación, la calidad del soporte, el material utilizado y los reactivos. La problemática que se deriva del transporte y conservación de las muestras va en función de los soportes utilizados y del tipo de contaminante captado. Se adoptarán, en general, todas las medidas que tienden a evitar alteraciones en las muestras. Éstas se conservarán en una nevera o en el recipiente adecuado y se enviarán al laboratorio lo antes posible, sin mezclar muestras y materias primas y adjuntando, al menos, un blanco por cada lote. Todas y cada una de las muestras se identificarán con una referencia impresa de forma indeleble y se acompañarán de hojas de envío, una por cada técnica instrumental, especificando claramente las referencias, análisis solicitados y demás datos de interés. c. Toma de muestras mediante la utilización de equipos específicos (muestreadotes): los muestreadores personales disponen de un elemento para recoger la muestra y una bomba de aspiración, que es la encargada de hacer pasar un determinado volumen de aire a través de los soportes de retención. Estos dispositivos deben poseer un sistema de control automático de flujo que les permita regular, Bomba personal de forma instantánea, las variaciones del programable de caudal de aire aspirado, producidas flujo constante principalmente por la saturación del soporte, con una precisión de + 5%. 45




Asimismo, deben poseer una autonomía de ocho horas, un caudal variable comprendido en un rango de 1 a 5.000 ml/min. y estar construidos con seguridad intrínseca. Se recomienda hacer la calibración de los flujos de aspiración con medidores de caudal electrónicos, al comenzar y finalizar el muestreo. 2.2.4. Muestreo pasivo El muestreo de monitores pasivos constituye un procedimiento para obtener muestras ambientales, que sirvan para su posterior análisis en el laboratorio, sin forzar el paso del aire a través del captador. El fundamento teórico de estos dispositivos descansa en los fenómenos de difusión y permeación. Estos mecanismos explican, respectivamente, la tendencia que poseen las moléculas de un gas a repartirse uniformemente en el seno del otro (primera ley de Fick) y la capacidad que tienen para atravesar una membrana sólida con una permeabilidad específica dada (ley de Henry).

Muestreador pasivo para vapores orgánicos

En la práctica, los diferentes fabricantes comercializan modelos compuestos, con distintas geometrías, sobre la base de ambos fenómenos. La masa total de contaminante transferida desde el aire al muestreador pasivo viene dada por la expresión: DxA Donde:

M=

xCxt L

Muestreador inorgánico pasivo de mercurio

M = masa total transferida (moles) D = coeficiente de difusión (cm2/s) A = área superficial del muestreador (cm2) L = camino de difusión (cm) C = concentración ambiental (moles/cm3) T = tiempo de muestreo (s)

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Los parámetros de diseño D, A y L pueden resumirse en: DxA Q= L Siendo Q el caudal equivalente, dado que sus unidades son cm3/s y representa el volumen de aire que contiene la misma cantidad de contaminante que capta el muestreador por segundo. Los valores de Q son especificados para cada fabricante y oscilan entre 1 y 100 cm3/s. La concentración ambiental del contaminante muestreado es ahora: M C= Qxt La masa total transferida, M, se determina en el laboratorio mediante la correspondiente técnica analítica. El tiempo de muestreo, t, se delimita haciendo uso del dispositivo para abrir y cerrar el captador. Los muestreadores pasivos para compuestos orgánicos son inespecíficos, con excepción de los desarrollados para formaldehído (figura adjunta) y óxido de etileno. Para cierto número de sustancias inorgánicas existen muestreadores pasivos específicos con reacciones características. La utilidad de estos sistemas de captación se pone de manifiesto ante la necesidad de realizar estudios en quirófanos, zonas estériles, muestreos prolongados o controles periódicos de contaminantes concretos. Su utilización es tan sencilla que no se precisa personal especializado, ni inversión previa en otro tipo de equipos (bombas de muestreo...). Tan sólo se debe contratar el servicio de laboratorio. Las limitaciones provienen tanto de su aplicación exclusiva a gases contaminantes o a productos químicos en fase vapor, como de la necesidad de conocer exactamente el caudal equivalente para cada contaminante, y de la invariabilidad del citado caudal. 47




Es necesario prestar especial interés a los factores físicos y químicos ambientales, ya que influyen de forma decisiva en la sensibilidad de los sistemas pasivos. 2.2.5. Muestreo biológico (personal) El control biológico persigue la medición de la absorción, por parte de los trabajadores, de los agentes químicos ambientales. Para poder cuantificar dicha impregnación se analizan, en muestras biológicas, los agentes químicos o sus productos de biotransformación. En el control biológico la muestra se obtiene directamente de un ser humano (generalmente sangre, orina o aire exhalado), por tanto, se deberán tener en cuenta aspectos como el consentimiento, la ética médico-legal y las normas jurídicas que regulen el derecho a la intimidad personal. Para garantizar la validez de los datos en la determinación de la exposición del trabajador se requiere una minuciosa planificación de determinados factores: •

•

Características de la exposición (crónica, aguda, intermitente), ruta principal de penetración (piel, inhalación, ingestión) y la naturaleza de otros agentes químicos en el lugar de trabajo. Características de los agentes químicos o sus metabolitos en los trabajadores. En qué órganos o fluidos biológicos están presentes en cantidades mensurables (es decir, qué muestra debe tomarse) y tener algún conocimiento de la farmacocinesis (proceso que tiene un fármaco en el organismo) de los agentes químicos en los seres humanos (es decir, cuándo debe recogerse la muestra).

Los valores Índice de Exposición Biológica (Biological Exposure Index, BEI’s) desarrollados actualmente, se refieren a concentraciones de sustancias químicas en aire exhalado, sangre y orina.

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2.3. Medición 2.3.1. Medida directa • Instrumentos para la medición directa de los contaminantes: este tipo de aparatos realiza el muestreo y el análisis en el propio instrumento, obteniéndose así, y en general, la concentración de un determinado contaminante. Estos procedimientos de cuantificación de concentraciones ambientales de productos químicos presentan, respecto a los sistemas de toma de muestras y análisis, las siguientes ventajas e inconvenientes: Ventajas

Inconvenientes

Rapidez en las determinaciones

Escasa precisión

Obtención de muestras puntuales de interés

Frecuentes interferencias

Economía Manipulación sencilla

En función de la forma en la cual se presentan los contaminantes químicos en el ambiente, se puede hacer la siguiente clasificación de los distintos tipos de instrumentos de lectura directa, según el principio físico o químico en el que se base su funcionamiento: -

Gases y Vapores: o Colorimétricos. o Papeles reactivos. o Líquidos reactivos. o Tubos indicadores con reactivo sólido. o Eléctricos. o Térmicos. o Electromagnéticos. o Quimioelectromagnéticos. o Magnéticos.

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o Mezcla de los anteriores. -

Aerosoles: o Ópticos. o Eléctricos. o Piezoeléctricos.

a. Medición directa de gases. Gases y vapores: Los tubos indicadores con reactivo sólido son los instrumentos de más amplio uso para la detección de gases y vapores (tubos colorimétricos). A pesar de que hoy en día las técnicas de fabricación de estos dispositivos son muy sofisticadas, no se recomienda su utilización para realizar valoraciones higiénicas, debido a los errores sistemáticos que introducen. Es indicado usarlos para tener un valor orientativo de la concentración de contaminantes en un determinado lugar. Las principales fuentes de error son: - Deficiente calibrado de los tubos por parte del fabricante. - Mantenimiento de stock fuera de las fechas de caducidad, y almacenamiento en condiciones desfavorables. - Aspiración de un volumen de aire incorrecto por pérdida de hermetismo de la bomba. A todo esto hay que unir la poca especificidad de la reacción química, viéndose alterada por la presencia de otros contaminantes y la influencia de la temperatura ambiente. Estas circunstancias conducen a la obtención de lecturas con muy poca precisión (coeficientes de variación entre el 5% y el 40%). Existen en el mercado tubos colorimétricos de mayor tamaño conectados a bombas automáticas de aspiración. Con estos dispositivos se pueden llevar a cabo muestreos personales y prolongados. Existen otros equipos colorimétricos de medida directa sin accionamiento, cuyo funcionamiento se basa en los mismos principios que los equipos de muestreo pasivo. 50

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b. Medición directa de gases y vapores. Instrumentos no colorimétricos: estos instrumentos, conocidos generalmente como monitores, están constituidos por un sensor que produce una señal eléctrica, constante o a intervalos regulares, proporcional a la concentración del contaminante presente en la atmósfera. El diseño de estos aparatos se basa en los siguientes principios de detección: - Eléctricos: en este tipo de monitores los parámetros eléctricos del sensor sufren cambios inducidos por las propiedades físicas o químicas del gas contaminante. Los métodos más comunes para poner de manifiesto estas variaciones son: potenciométricos, coulombiométricos y alteraciones en la conductividad debidas a fenómenos electrolíticos o de ionización. - Térmicos: el calor específico de conductancia y el calor de combustión son características físicas particulares de los gases, susceptibles de ser usadas para su detección cuantitativa. - Electromagnéticos: estos instrumentos utilizan la energía de la radiación electromagnética ultravioleta, visible e infrarroja, para realizar el análisis de los gases. La medida se basa en fenómenos moleculares de interacción materia-energía, mediante procesos de absorción, emisión o dispersión de la radiación incidente. - Quimioelectromagnéticos: estas técnicas de análisis de gases se basan en la medida de la radiación electromagnética emitida o absorbida por las sustancias formadas después de someter a los gases a una reacción química. Si se cuantifica la radiación emitida, se habla de técnicas fotométricas y si se trata de la radiación absorbida de técnicas colorimétricas. - Magnéticos: los procedimientos magnéticos de detección se circunscriben dentro de la espectroscopia de masas. Ésta consiste en la deflexión de moléculas ionizadas a través de un campo magnético y la clasificación de las mismas de acuerdo con su relación carga-masa. c. Medición directa de aerosoles. Instrumentos ópticos, eléctricos y piezoeléctricos: existen diversos tipos de 51




instrumentos ópticos para la evaluación de aerosoles. Los principios de medida de estos aparatos son: -

Extinción de la luz al atravesar el aerosol: aplicable a grandes concentraciones de partículas en el ambiente.

-

Dispersión de la luz: útil en el caso de partículas en baja concentración.

Estos monitores se basan en fotometría visible y láser, técnicas holográficas, de reflectancia y emisión espectral. Los instrumentos eléctricos de lectura directa tienen como fundamento la interacción entre las partículas suspendidas en el aire y las cargas que en el mismo se encuentran. Dos tipos de interacciones son posibles: La tendencia que muestran las partículas de un aerosol a adquirir carga conduce a la aparición de fuerzas electrostáticas, muy superiores a las gravitacionales. La cuantificación del aerosol se realiza por interacción de dichas partículas cargadas con un campo eléctrico. Los iones procedentes de una fuente radiactiva son interceptados por las partículas del aerosol, permitiendo determinar su concentración. Los monitores piezoeléctricos miden la masa del aerosol por el cambio en la frecuencia de resonancia de un cristal piezoeléctrico de cuarzo. Esta alteración se produce por la precipitación de las partículas en la superficie del cristal. 2.3.2. Medición Indirecta Una vez enviadas las muestras al laboratorio, se llevarán a cabo las determinaciones cualitativas y cuantitativas adecuadas a cada tipo de muestra por medio de diferentes técnicas analíticas. Es de gran utilidad, y en muchos casos imprescindible, que se acompañe la muestra de toda la información posible respecto a su naturaleza, el tipo de ambiente que le rodea, los procesos a los que es sometida, etc., con el objeto de que al efectuar el análisis puedan conocerse y controlarse las interferencias, hacer las oportunas correcciones de

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fondo, calcular las concentraciones de las muestras, etc., y si fuese necesario, optar por la técnica más adecuada. La elección de la técnica analítica adecuada viene en función de varios parámetros, de los cuales, los más importantes son: la naturaleza de la muestra y el nivel de concentración ambiental esperado. Sirva como orientación la tabla de la siguiente página.

Tipo de contaminante

Soporte de muestreo

Técnica analítica

Polvo inerte

Filtro membrana PVC o Teflón

Gravimetría

Polvo cristalino Sílice Asbestos

Filtro membrana PVC Filtro membrana celulosa

Difracción R-X Espect. IR Microscopía óptica de contraste de fase

Polvo metálico

Filtro membrana celulosa

Esp. emisión por plasma Esp. absorción atómica

Compuestos iónicos

Solución. Absorbentes o tubos absorbentes

Cromatografía iónica Potenciometría

Sorbentes sólidos

Cromatografía de gases Cromatografía líquida

Vapores orgánicos

2.4. Tipos de análisis 2.4.1. Análisis gravimétrico Los métodos gravimétricos son aquellos en los que la valoración final de un contaminante se efectúa mediante una pesada. En el caso de polvo de suspensión en el aire, este método se reduce al cálculo de la cantidad de muestra recogida sobre el filtro de membrana, por diferencia entre el peso del filtro, antes y después de haber pasado a través de un volumen de aire conocido.

53




Para llevar a cabo esta determinación se utilizarán filtros de membrana con un elevado carácter no higroscópico y muy estables. Los más utilizados son los de cloruro de polivinilo (PVC) y Teflón. Estos filtros tienen el problema de cargarse con electricidad estática, que afecta a la estabilidad de la microbalanza y dificulta su manejo, interfiriendo así en las pesadas. Para eliminar esta electricidad estática, suele utilizarse una fuente de polonio radiactivo, sobre la que se hará pasar el filtro antes de cada pesada hasta su total descarga. Instrumentación: dadas las características de las muestras, se deberá utilizar una microbalanza de alta precisión (figura adjunta) con una sensibilidad de una décima de microgramo. Para reducir las posibles variaciones en la pesada deberá someterse al mismo tratamiento de acondicionamiento el filtro antes y después de ser muestreado. Este tratamiento suele consistir en mantenerlo en un recinto de temperatura y humedad constante. 2.4.2. Análisis volumétrico El análisis volumétrico consiste en determinar el volumen de una solución de concentración conocida que se necesita para reaccionar (neutralizar, precipitar, oxidar, etc.) con un determinado volumen de la solución objeto de análisis, cuya concentración se desea conocer. El proceso de medida de dicho volumen se denomina, generalmente, valoración; llamándose punto final de la valoración a aquél en que puede detectarse una variación en la reacción tanto física como química (color, un precipitado, pH, potencial, oxidación, etc.). Por otra parte, se denomina punto de equivalencia a aquél en que estequiométricamente han reaccionado ambas soluciones. Para que una valoración sea analíticamente útil deben hacerse coincidir, de la manera más exacta posible, ambos puntos. Para detectar el punto final de la valoración deben utilizarse métodos instrumentales tales como pH-metro (figura adjunta), tubidímetro, etc., y métodos puramente químicos (indicadores). Si bien, cada vez más se van utilizando los métodos instrumentales, la utilización de indicadores está en relación con el tipo de valoración. 54

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A. Tipos de valoración La valoración se realiza en función del tipo de reacción que tiene lugar entre la solución valorante y la muestra. De esta forma se puede establecer la siguiente clasificación: •

•

Valoraciones de Neutralización: las soluciones reaccionantes originan un cambio de pH. Valoraciones de precipitación: el final de la valoración es la formación de un precipitado.

•

Complexometrías: por formación de complejos.

•

Red-Ox: por reacciones de oxidación-reducción.

B. Aplicaciones a la Higiene Industrial Actualmente son pocos los métodos volumétricos empleados en Higiene Industrial, dado el gran desarrollo experimentado por las técnicas instrumentales, no obstante, sí se emplean algunos; de ellos, los más importantes son los métodos volumétricos de precipitación, que se utilizan para la determinación de ácido sulfúrico y dióxido de azufre, así como también el método volumétrico de neutralización que sirve para la determinación de hidróxido sódico. Este último método utiliza como detector del punto final de la valoración un pH-metro. 2.4.3. Análisis electroquímico Dentro de esta clasificación se engloban todos los métodos instrumentales que son capaces de relacionar una propiedad electroquímica con la concentración de una sustancia en disolución. Los más conocidos son:

•

Voltametría de redisolución anódica.

•

Potenciometría (de mayor desarrollo en Higiene Industrial).

2.4.4. Análisis potenciométrico Dentro de la técnica instrumental que se denomina Potenciometría es de especial interés para la Higiene Industrial la utilización de los electrodos selectivos para iones. 55




Basándose en la respuesta electroquímica de los iones H* (ley de NERNST), se han desarrollado una serie de electrodos (figura adjunta) que son sensibles a otros iones. Esta técnica analítica es muy utilizada actualmente, dado que no precisa de una instrumentación muy complicada, es rápida, y puede utilizarse directamente en muestras coloreadas o turbias sin tratamiento previo, generalmente. A. Principio de funcionamiento Un electrodo selectivo está formado por: •

•

•

Elemento sensible: consiste en una membrana selectiva del ión que se va a determinar y suele estar localizado en el extremo inferior del electrodo. Electrodo de referencia: frente al que se efectúan las lecturas. Puede ser interno o externo. Solución interna: es la fase salina, que contiene iones, encargada de mantener la fuerza iónica del conjunto electrodomuestra, a la vez que es la vía de intercambio de iones. Está en equilibrio reversible con el electrodo de referencia interno y está saturada con el mismo material activo de la membrana.

El electrodo está conectado a un potenciómetro capaz de leer la diferencia de potencial creada en la disolución al introducir el electrodo. El fundamento teórico de los electrodos selectivos para iones está en la Ley de NERNST de la que se deduce, tras un desarrollo matemático, lo siguiente: Donde:

E Log ai =

S

ai= actividad del ión de interés. E = potencial de electrodo medido. S = pendiente del electrodo, cuyo valor absoluto es 59 mV a 25ºC para iones monovalentes. 56

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De la ecuación anterior se deduce que el potencial del electrodo medido es directamente proporcional al logaritmo de la actividad del ión de interés en la disolución, función que es a su vez de la concentración. Esta ecuación es, además, similar a la ecuación de una recta por lo que se podrán realizar gráficamente las determinaciones cuantitativas. B. Tipos de electrodos •

Electrodo de membrana sólida: el material activo está prensado en forma de disco, bien directamente, o bien asociado a un soporte inerte. El o entre la membrana y el sistema de medida potenciométrica se realiza por medio de un electrodo de referencia interna del tipo Ag / C1Ag. Estas membranas actúan en función del tipo de material del que están diseñadas. Así puede darse una reacción de primer orden, por la que la membrana cede a la solución problema, iones iguales a los que van a determinarse, estableciéndose entre ellos un equilibrio fácilmente medible. Éste es el caso del electrodo para iones fluoruro; la membrana de este electrodo está construida de cristales de tetrafloruro de lantano, cuya actuación al introducirse en la solución problema es ceder a ésta iones fluoruro. Puede darse también una reacción de segundo orden, por lo cual la membrana cede a la solución iones que neutralicen los que se intentan medir, éste es el caso típico del electrodo para iones cloruro, éste cede a la solución una pequeñísima cantidad de iones plata, estableciéndose el siguiente equilibrio: Ag + C1 = AgCl Existen también reacciones de tercer orden, combinación de las anteriores, cuyo uso es menos frecuente. Las más frecuentes son las reacciones de segundo orden, ya que es muy difícil encontrar cristales que tengan las propiedades de tetrafluoruro de lantano.

•

Electrodos de membrana líquida: en este caso, el material activo de la membrana, un líquido, se coloca sobre un soporte inerte (PVC, silicona, etc.). Esta disposición trae como consecuencia la mayor movilidad de los iones en la interfase 57




membrana-solución, de lo que se deduce que se obtendrá una respuesta más rápida. Puede, además, añadirse al material de la membrana una sustancia acomplejante, lo que aumentará la selectividad del electrodo. La parte interna del electrodo consiste en un gránulo de plata revestido de cloruro de plata en o con un electrolito en forma de gel que está a su vez en o con la membrana de estado líquido (por ejemplo, el electrodo de nitrato). •

Electrodos sensibles a gases: éstos son los últimos electrodos que se han desarrollado. Pueden clasificarse en electrodos con o sin membrana: -

-

•

Con membrana: el más desarrollado es el de amoníaco; es un electrodo de vidrio (de pH), que atornilla sobre una membrana porosa hidrofóbica cuyos poros se llenan de aire. Al introducir el electrodo en la solución que contiene el gas o que por reacción química se ha formado, éste se difunde a través de la membrana hasta que la presión parcial del gas sea la misma en el interior de la membrana, reacciona de forma que se ioniza, creando una variación del pH de la disolución y que es fácilmente detectable por el electrodo. Sin membrana: en este caso, la única diferencia con el caso anterior, es que se produce la sustitución de la membrana por una cámara de aire donde se difunde el gas.

Electrodos de referencia: el clásico electrodo de referencia consiste en un hilo de plata recubierto con cristales de cloruro de plata o de una gota de mercurio recubierta de cloruro de mercurio (calomelanos), introducidos en un tubo de vidrio u otro material, para aislarlo de la solución problema, que se rellena con una solución de CLK 4 M, y que actúa como puente salino que gotea sobre la solución problema para establecer el circuito.

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2.4.5. Espectrofotometría Análisis espectrofotométrico Esta denominación agrupa todas aquellas técnicas analíticas instrumentales que requieren la utilización de un espectrofotómetro. Un espectrofotómetro (figura adjunta), es un instrumento capaz de producir o medir un “espectro”. Un espectro puede definirse como la representación gráfica de la distribución de la intensidad de la radiación electromagnética absorbida o emitida por una muestra en función de su longitud de onda. Es, por tanto, el tipo de espectro lo que va a definir el tipo de espectrofotometría. Así tenemos: a) Espectrofotometría de absorción El espectro de emisión se obtiene excitando adecuadamente una muestra para que emita una radiación electromagnética cuya intensidad se registrará en función de la longitud de onda de la radiación. Como en el caso anterior, se originarán espectros de emisión atómicos y moleculares. En función de la zona de longitudes de onda en que se encuentre la radiación electromagnética medida por el espectrofotómetro, se clasifican estos espectros como: •

Espectros ultravioleta (visible).

•

Espectros infrarrojos.

•

Espectros de rayos X.

Atendiendo a su utilización en Higiene Industrial, podemos hablar de cinco tipos de espectrofotometría: •

Espectrofotometría de Absorción Visible-Ultravioleta (UV).

•

Espectrofotometría de Infrarrojos.

•

Difracción y Fluorescencia de Rayos X.

•

Espectrofotometría de Absorción Atómica.

59




•

Espectrofotometría de Emisión Atómica.

Instrumentación: se denomina espectroscopio a cualquier instrumento utilizado para producir o estudiar directamente un espectro, en cualquiera que sea la zona espectral. Si el instrumento registra el especto sobre una placa fotográfica se suele llamar espectrógrafo. Si proporciona directamente una lectura de la longitud de onda o frecuencia de radiación, se llama espectrómetro y si al mismo tiempo da también la medida de la intensidad de dicha radiación, se suele llamar espectrofotómetro. Un espectrofotómetro consta de: 1) Fuente de radiación: provee radiación con una longitud de onda de acuerdo con las diferentes zonas del espectro. 2) Monocromador: monocromático.

transforma

la

radiación

en

un

haz

3) Compartimiento de la muestra: cuya forma depende del tipo de espectroscopia. 4) Fotomultiplicador: amplifica la señal que le llega tanto de la muestra como del haz de referencia. 5) Detector: recoge la señal de fotomultiplicador y la transforma en la unidad de medida (absorbancia, transmitancia, etc.). En cada caso, cada espectrofotómetro debe cumplir una serie de condiciones, tal como se verá más adelante. Relaciones entre la absorbencia y la concentración: si se hace incidir una radiación de intensidad I0 sobre una muestra, una parte de ésta quedará absorbida en ella y otra parte se transmitirá con una radiación cuya intensidad denominamos I. Se define como absorción a la diferencia entre las intensidades incidente y transmitida, de esta manera: Absorción = I0 – I Se define como transmitancia (T) al cociente entre la intensidad de las radiaciones transmitida e incidente: Transmitancia (T) = I / I0 60

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Al ser la transmitancia una función logarítmica respecto al espesor del medio absorbente, se la define como absorbancia (A), que se conoce como Ley de Lambert: Absorbancia (A) = - Log T = - Log (I / I0) = Log (I0 / I) La absorbancia es una función directamente proporcional a la concentración (c) de una disolución contenida en un soporte de dimensiones fijas, así: A = K x L x C = Log (I0 / I) Es la denominada Ley Lambert-Beer, donde: K = constante que recibe el nombre de coeficiente de extinción. L = longitud del camino óptico. C = concentración. Esta ecuación espectrofotómetros.

se

utiliza

actualmente

en

todos

los

Si se representa la absorbancia correspondiente frente a la concentración de una serie de patrones de concentración conocida, se obtiene una recta que puede utilizarse como calibrado para un análisis cuantitativo, interpolando en ella el valor de absorbancia medido. La relación lineal entre absorbancia y concentración es general y no se conocen excepciones. Frecuentemente se encuentran desviaciones, tanto de naturaleza instrumental como de naturaleza química cuando se requiere una específica preparación de muestras. Sin embargo, la consideración más importante es que a medida que aumenta la concentración de las muestras, la linealidad se va perdiendo a partir de un cierto límite (que en determinados casos recibe el nombre de límite de linealidad), por lo que la aplicabilidad de esta ley deberá estar siempre por debajo del citado límite.

61




b) Espectrofotometría de absorción visible ultra-violeta (UV) Por medio de está técnica, se investigarán aquellos compuestos que, bien directamente o por medio de una reacción química, absorban una radiación de longitud de onda comprendida en la zona visible ultravioleta (UV) del espectro. No se trata de una técnica que se utilice mucho en Higiene Industrial como tal; su mayor desarrollo se ha producido como detector cromatográfico.

Espectrofotómetro UV visible

Instrumentación La fuente de radiación emite luz con una determinada gama de frecuencias, esta luz llega al monocromador que selecciona una estrecha banda de luz monocromática, ésta pasa a través de la muestra, que absorbe parte de ella, llegando al detector la parte no absorbida. Dada la gama de longitudes de onda, los componentes del espectrofotómetro deberán tener una serie de características, que desarrollamos en la página siguiente. •

Fuente de radiación. Suelen utilizarse tres tipos de lámparas: -

-

-

•

Wolframio: utilizable en el rango de luz visible (800 a 300 nm). Deuterio o hidrógeno: en el rango ultravioleta (370 a 190 nm). Arco de xenón: suministra radiaciones en toda la región visible ultravioleta UV. No obstante, produce un arco más inestable.

Monocromador: su misión es la de proporcionar una estrecha banda espectral de radiación monocromática. Un monocromador típico (figura adjunta), recoge la radiación procedente de la fuente y la lleva a través de una rendija S1 a un espejo colimador que, a su vez, la

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refleja a un elemento dispersante. La luz dispersada se refleja nuevamente en el espejo colimador, atravesando la rendija S2. El elemento dispersante es el encargado de seleccionar la longitud de onda de la radiación y puede ser de tres tipos: -

Prisma.

-

Filtro interdiferencial.

-

•

Red de difracción: Actualmente se utilizan las redes de difracción (figura de la página anterior), dado su mayor poder dispersante y su linealidad para todas las longitudes de onda.

Elemento fotométrico: la radiación, una vez atravesado el monocromador y la muestra es cuantificada en el fotómetro. Éste está formado por un detector, un amplificador y un sistema de lectura. El detector convierte la señal luminosa en eléctrica; suele utilizarse un fotomultiplicador. Finalmente, esta señal eléctrica se transmite al sistema de lectura (registro gráfico, integrador, PC).

Análisis cuantitativo La mayoría de los compuestos orgánicos y algunos inorgánicos podrían determinarse directamente, pero la gran mayoría de los análisis que se efectúan lo son por medio de reacciones químicas, con las que se obtiene el producto de reacción que presente máximos de absorción a una determinada longitud de onda. El procedimiento que sigue generalmente es el siguiente: se preparan una serie de patrones de concentración conocida del compuesto de interés a los que se les somete a las mismas operaciones que a las muestras. Una vez desarrollado el color, se determina la longitud de onda donde presenta el máximo de absorción y se mide la absorbancia frente a la concentración, ajustando los puntos, gráfica o analíticamente, con una curva de calibrado. Análisis de la espectroscopia visible UV en Higiene Industrial La utilización de esta técnica en Higiene Industrial ha quedado actualmente disminuida debido a los avances experimentados en la

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espectroscopia de absorción atómica, por la que se determinan la mayor parte de los cationes, alcanzando límites de detección muy aceptables. Se utiliza para la determinación de cromo hexavalente, que al formar un compuesto coloreado de Cromo (VI), no reaccionan otras formas de oxidación del cromo. Asimismo, se determinan fosfatos, formaldehído y algún otro compuesto, tanto orgánico como inorgánico. c) Espectrofotometría de infrarrojo (IR) El espectro infrarrojo de una sustancia es característico, lo que hace que sea una técnica muy específica y, por lo tanto, eminentemente cualitativa, aunque también puede utilizarse cuantitativamente mediante la selección de determinadas bandas. Se destacan algunas consideraciones a tener Espectrofotómetro infrarrojo por en cuenta: el hecho de que no se pueda transformada de Fourier utilizar el espectro, y el hecho de que en el análisis de mezclas de sustancias, la superposición de los diferentes espectros hace que la muestra no sea identificable, por lo que para identificarla es necesario separar sus componentes. La espectrofotometría de infrarrojo se utilizará, por lo tanto, tras recoger las fracciones resultantes de una cromatografía separativa. Instrumentación Existen dentro de esta técnica dos modelos instrumentales: •

•

Espectrofotometría IR de Dispersión: utiliza el modelo clásico de un espectrofotómetro (Fuente, Radiación, Monocromador, Detector). Espectrofotometría IR por Transformada (FTIR): que utiliza un interferómetro.

de

Fourier

Esta última innovación permite una mayor velocidad de respuesta y una mayor agilidad en la interpretación de los espectros. Se utiliza mucho como detector cromatográfico unido a un detector de masas para la certificación de sustancias desconocidas.

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En Higiene Industrial se utiliza como alternativa a la difracción de rayos X para la determinación de sílice cristalina. También se obtienen buenos resultados en la determinación de nieblas de aceite. Preparación de las muestras En esta técnica la preparación de las muestras adquiere una gran importancia. Las dos características fundamentales de éstas son: concentración y camino óptico (espesor). La concentración de las muestras está en función de la absorción en la zona del espectro en que se vaya a estudiar; generalmente se emplean de 0,5 a 3 mg, si bien en algunos casos, deben utilizarse métodos micro-espectroscópicos. Las muestras por lo general, deberán estar desprovistas de humedad, dado que el agua altera ostensiblemente las absorciones y puede deteriorar las materias que constituyen las celdas. Muestras gaseosas: las muestras gaseosas suelen presentar espectros con máximos agudos y no presentar absorción entre ellos. En el caso de tener que diluir las muestras pueden hacerse perfectamente, ya que existen varios gases (O2, N2, H2, etc.) que por ser completamente apolares (sin polaridad) no absorben en el IR (infrarrojo). Suelen emplearse celdas cilíndricas de vidrio o metal, cuyos extremos van provistos de sendas ventanas transparentes a la radiación IR, generalmente CL Na (cloruro de sodio), Br K (bromuro de potasio) e I Cs (ioduro de cesio). Muestras líquidas: dadas las elevadas absorciones de las muestras líquidas, deberán utilizarse caminos ópticos mucho menores. Por lo general, las celdas están formadas por recipientes con dos ventanas de CL Na, Br K e I Cs con un espaciador central de materia inerte de distinto espesor, según el camino óptico que se desee. En el caso de tener que diluir la muestra, se utilizará un disolvente que absorba lo menos posible en la región IR, tal es el caso del cloroformo, tetracloruro de carbono, sulfuro de carbono, etc. Muestras sólidas: Preparación de la muestra: para preparar la solución se aplicará todo lo dicho para las soluciones. Sin embargo, no siempre esto es posible, por lo que se hace uso de los siguientes métodos:

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•

•

•

Película delgada: se prepara una suspensión del sólido sobre un disolvente volátil y se deposita sobre una ventana, se espera a que el disolvente se volatilice y se procede al análisis. Técnica de fusión: cuando el sólido tiene un punto de fusión bajo puede, con frecuencia, fundirse entre dos ventanas y examinar el sólido fundido resultante. Tiene la dificultad de que el sólido resultante presenta una forma polimorfa diferente y orientada uniformemente, por lo que da lugar a un espectro distinto al de la sustancia en suspensión. Técnica del comprimido: existen varios métodos para la formación de comprimidos, el más utilizado y el que da un mayor rendimiento, es el comprimido de bromuro potásico (Br K), ya que éste no absorbe en toda la región de IR. La técnica consiste en mezclar aproximadamente 1 mg de muestra con 300 mg de Br K finalmente pulverizados, comprimiendo la mezcla en una prensa especial, evacuando el aire con un compresor, hasta formar una pastilla de 1 mm de espesor. La presión necesaria es mayor a 5.000 kg/cm, a la cual el Br K es capaz de formar una pastilla completamente seca, pues en caso contrario, las pastillas saldrán opacas.

Aplicaciones de la espectroscopia infrarroja a la Higiene Industrial Es una técnica de gran utilidad para la identificación de grupos funcionales en compuestos orgánicos, por lo que complementaría a otras técnicas como a la cromatografía de gases. En Higiene Industrial se utiliza para determinar el contenido en sílice de las muestras de polvo recogidas sobre filtros de PVC, efectuando los siguientes pasos: •

Incinerar los filtros para eliminar la materia orgánica y los restos de humedad.

•

Mezclar el residuo con Br K y homogeneizar en el mortero.

•

Prensar la mezcla para formar el comprimido.

Esta técnica, junto con la difracción de rayos X, es la más fiable, y mucho más en el caso de que el polvo sea de carbón, dado que las posibles interferencias no están presentes en él. La absorción infrarroja depende del tamaño de la partícula, por lo que sólo podrán 66

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realizarse determinaciones cuantitativas cuando el tamaño de ésta sea inferior a la longitud de onda de la radiación incidente. d) Espectrofotometría atómica La espectrofotometría atómica es la que más se utiliza en Higiene Industrial; ésta puede subdividirse en tres: •

Absorción atómica.

•

Emisión atómica.

•

Fluorescencia.

Nos vamos a centrar principalmente en las primeras que son las más utilizadas. e) Espectrofotometría de absorción atómica La absorción atómica es un proceso que se da cuando un átomo de un único elemento (no-combinado) absorbe energía en forma de radiación, de una longitud de onda característica pasando a un estado de excitación. La cantidad de energía luminosa absorbida a esa longitud de onda aumentará a medida que aumente el número de átomos del elemento. La relación entre la cantidad de radiación así absorbida y la concentración del elemento a analizar, presente en patrones de concentración conocida (curva calibrado), puede utilizarse para determinar concentraciones desconocidas de compuesto, Espectrofotómetro de sólo con medir la cantidad de radiación que absorción atómica éste absorbe. Los modernos espectrofotómetros pueden calibrarse internamente para que faciliten directamente lecturas en concentración. La estructura requiere:

básica

de

un

espectrofotómetro

de

absorción

1. Fuente de radiación primaria. 2. Sistema de atomización. 3. Monocromador para aislar la longitud de onda. 67




4. Detector. 5. Sistema Electrónico para tratamiento de datos. 6. Fuentes de radiación. Nos centraremos principalmente en los primeros elementos. Fuente de radiación primaria: las fuentes de radiación utilizadas son generalmente dos tipos de lámparas: •

•

Lámparas de cátodo hueco HCL’s: se construyen con un cátodo de 5 a 6 mm del elemento que se pretende excitar. El ánodo suele ser un filamento de wolframio de un milímetro de diámetro. Ambos se alojan en un tubo de vidrio en cuyo frente se coloca una tapa (ventana) de cuarzo para que puedan atravesarla sin dificultad las radiaciones UV. En el citado tubo se ha efectuado un vacío en una atmósfera de gas inerte (helio, argón, etc.). Cuando se aplica una diferencia de potencial suficiente, el gas se ioniza creando un campo eléctrico. Los iones positivos son acelerados hacia el cátodo provocando, al chocar con él, gran energía; lo que origina que parte del metal del que está construido se vaporice alcanzando un estado excitado. Cuando éste regresa (los electrones) a su estado primitivo se emitirá una radiación a la longitud de onda característica de cada metal. Lámparas de descarga sin electrodos EDL’s: están formadas por un tubo de cuarzo en cuyo interior se coloca una mezcla del metal que se desea analizar y un haluro en una atmósfera de un gas inerte a baja presión (generalmente argón). Este bulbo se rodea con una bobina inductora por la que se hace circular una corriente de radiofrecuencia. El conjunto se introduce en un cilindro metálico con una ventana de cuarzo. La corriente de radiofrecuencia genera en la bobina un campo magnético que induce a los iones a moverse en órbitas circulares. Se provoca, por efecto Joule, un calentamiento de los gases ionizados que es suficiente para llevar a los metales del bulbo a un estado excitado. Estas lámparas, al producir mayor energía, son más sensibles que las de cátodo hueco si bien necesitan de una fuente de radiofrecuencia para su utilización.

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Sistemas de atomización: es el encargado de producir los átomos libres del elemento a analizar, podemos mencionar los siguientes: •

•

Llama: estos sistemas constan de un nebulizador que convierte la muestra líquida en un aerosol (por efecto Venturi); una cámara de premezcla donde el aerosol se mezcla con los gases de combustión, y un quemador donde surgirá la llama y donde tendrán lugar todas las reacciones de atomización. La cabeza del quemador se alinea de tal forma que el rayo de luz pase a su través produciéndose la absorción de la luz. La elección del tipo de llama depende de la energía necesaria para realizar la atomización; los más comunes son: Oxidante Reductor

Temperatura (ºK)

Aire

Acetileno

2.600 (general)

N2O

Acetileno

3.220 (refractarios)

Cámara de Grafito: es superior al sistema de atomización por llama porque el nebulizador es poco eficiente ya que sólo una pequeña fracción de la muestra alcanza la llama. La vaporización electrotérmica que utiliza un horno de grafito suministra un sistema que atomiza la muestra completa y la retiene en el paso de la luz durante un período relativamente largo, lo que aumenta la sensibilidad. Con el horno de grafito la llama se sustituye por un tubo de grafito calentado eléctricamente. Se introduce la muestra directamente en el tubo, se calienta utilizando una serie de pasos (para eliminar los componentes de la matriz y del disolvente) y se atomiza la muestra restante. La luz atraviesa el tubo, interacciona con los átomos retenidos y como consecuencia se obtiene una lectura de absorbancia. Con este sistema, los límites de detección y la sensibilidad son superiores al de llama. El tiempo de análisis con la cámara de grafito es sensiblemente superior al de llama, pero la posibilidad de trabajar con pequeños volúmenes de muestra, y la mejora de la sensibilidad

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y de los límites de detección, hace de este sistema uno de los más versátiles en la espectrofotometría de absorción atómica. •

Sistemas de generación de hidruros: cuando la automatización de determinados metales es difícil, es necesaria la utilización de sistemas que mediante una reacción química, generalmente una reducción, generen los átomos que puedan ser llevados a la llama. Este es el caso del Hg, As, Te, Se, Bi, Sb y Sn. Estos metales para su atomización necesitan de un reductor fuerte (BH4, Na, Cl2, Sn) generándose bien su elemento, Hg, o su hidruro correspondiente. Actualmente se ha desarrollado la técnica FIAS (Sistema de Análisis de Inyección del Flujo), que provee una completa automatización del análisis, aplicable tanto a la determinación de mercurio por vapor frío como a la de generación de hidruros.

•

Sistemas de corrección de fondo: las absorciones de fondo no específicas son las interferencias más comunes del horno de grafito. Estas son causadas por concentraciones altas de especies moleculares, pequeñas gotas, partículas salinas y humo, que pueden absorber o reflejar la luz emitida desde la lámpara primaria. La mayoría de los equipos que usan una cámara de grafito están equipados con unos correctores de fondo en continuo (lámpara de deuterio), para compensar las interferencias producidas por las bandas de absorción molecular que son uniformes dentro del rango de longitudes de onda y no demasiado elevadas. Cuando estas absorciones no son uniformes la corrección óptica debe realizarse aplicando la corrección de fondo por efecto Zeeman. Ésta se basa en el hecho de que bajo la influencia de un campo magnético los átomos de la sustancia a analizar cambian sus características de absorción. Debido a que sólo los átomos se ven afectados por el efecto Zeeman y no las partículas sólidas y moléculas, la absorción de fondo puede detectarse y separarse de la absorción específica del compuesto a analizar. Así el efecto Zeeman es ideal para la corrección de fondo en espectrofotometría de absorción atómica.

Metodología: la forma de introducción de las muestras al espectrofotómetro suele ser en estado líquido, por lo tanto, el primer paso que habrá que dar, es llevar las muestras a solución. Para ello se utilizan las digestiones ácidas, los ácidos más utilizados son el 70

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nítrico y el clorhídrico. Éstas se realizan a alta temperatura y los últimos métodos analíticos recomiendan la utilización de sistemas de digestión por microondas. El calibrado se realiza comparando las lecturas de absorción de las muestras con las de una serie de patrones de concentración conocida tanto por el método de comparación directa como por el método de las adiciones. Esta técnica es la recomendada para la determinación de metales, tanto en ambiente como en fluidos biológicos, siendo para estos últimos la combinación de cámara de grafito y efecto Zeeman la que mayores resultados está ofreciendo. f) Espectrofotometría de emisión atómica Es un proceso por el cual se mide la luz emitida por átomos o iones excitados. Esta emisión sucede cuando se dispone de energía eléctrica o térmica para excitar a un átomo libre o ión a un estado de energía inestable; cuando el átomo o ión retorna a un estado más estable, la radiación es emitida. Las longitudes desde donde la radiación es emitida son específicas de los elementos presentes en la muestra. El instrumento que se utiliza para la emisión atómica, básicamente es igual al utilizado para absorción Espectrofotómetro de emisión atómica, con la diferencia de que no atómica mediante llama se utiliza una fuente de luz primaria. Una de las diferencias de los espectrofotómetros de emisión es el sistema de atomización, ya que debe aportar la suficiente energía tanto para atomizarlos como para excitarlos. Las primeras fuentes de excitación fueron simplemente llamas, pero éstas no ofrecerían suficiente energía térmica para lograrlo. Más tarde se emplearon fuentes electrotérmicas como arcos, particularmente cuando se utilizaban muestras sólidas. Estos métodos resultaban caros, difíciles de utilizar, y con unas aplicaciones muy limitadas. Debido a esto, la emisión atómica no alcanzó el desarrollo que alcanzó la absorción atómica. El desarrollo de la Inducción por Plasma Acoplado (I) como fuente de emisión atómica, ha hecho que se eliminen la mayoría de los problemas asociados a la antigua emisión atómica, y ha hecho que se haya

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desarrollado en gran medida el uso de la espectrofotometría de emisión. g) Espectrofotometría de emisión por plasma acoplado (I) El I es un plasma de argón mantenido por la interacción de un campo de radiofrecuencia y una fase gaseosa de argón ionizada. Éste alcanza temperaturas superiores a 10.000 ºK, con un rango de temperaturas para las muestras de 5.500 ºK a 8.000 ºK, consiguiendo una completa atomización de los elementos y reduciendo los efectos de interferencia química. El plasma se forma por medio de una corriente tangencial de argón que fluye entre dos tubos de cuarzo. Se aplica una corriente de radiofrecuencia originando un campo magnético oscilante y creándose un plasma cuando el argón se hace conductivo al exponerse a una descarga eléctrica que crea iones. En el interior, el campo magnético inducido, las partículas cargadas (electrones e iones) son forzadas a fluir a través de un paso anular cerrado. La muestra se inyecta como un aerosol en el centro de la llama; el I confina la muestra en una zona de emisión en atmósfera inerte. Esto provee un amplio rango dinámico y un mínimo de interacciones químicas en el análisis. Las últimas investigaciones llevan al desarrollo de la técnica IMasas, que consiste en la combinación de un espectrómetro I con un espectrómetro de masas de cuádruplo. En este caso el espectrómetro de masas sustituye al monocromador de un espectrofotómetro convencional, así, éste separa los iones recibidos del I de acuerdo con su relación carga/masa, los cuales son enviados al detector que cuantifica el número de iones presentes. La ventaja del I frente a la absorción atómica consiste en que combina los análisis multielementos con unos límites de detección aceptables. Estos límites de detección sólo son superados por la absorción atómica con cámara de grafito. Sólo el acoplamiento I– Masas obtiene los menores límites de detección, siendo ésta una de las pocas técnicas que permite la cuantificación de isótopos. En cuanto a su aplicación en Higiene Industrial, podemos recomendar la utilización de las siguientes técnicas en conjunto: •

I: Análisis multi-elemento en general.

•

ASS: Horno grafito – Zeeman – Metales en fluidos biológicos.

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•

FIAS-Metales: Hg, As, Se, Te, Bi, Sn.

2.4.6. Cromatografía Es la técnica o grupo de técnicas cuya misión principal es separar los componentes de una mezcla, los cuales se distribuyen entre dos fases, una de las cuales se denomina fase móvil y la otra fase estacionaria. Esta última puede ser un líquido adherido sobre un soporte sólido, un sólido o un gel. Esta fase se deposita sobre una columna, rellenándola o recubriéndola interiormente en forma de película. La fase móvil es generalmente un gas o un líquido; aunque ya se están realizando fluidos en estado supercrítico. La primera clasificación que se debe hacer de la cromatografía es la que se establece atendiendo a la naturaleza de la fase móvil, así: Naturaleza de la fase móvil

Clasificación

Gas

Cromatografía de gases

Líquido

Cromatografía líquida

Se denomina cromatógrafo al instrumento capaz de realizar separaciones cromatográficas. Básicamente posee: •

Sistema de introducción de muestras.

•

Columna cromatográfica.

•

Sistema de circulación de fase móvil.

•

Detectores.

Estos elementos facilitarán la obtención del cromatograma de las muestras que se analizan. Existen los siguientes tipos separaciones cromatógráficas: •

Adsorción: mecanismo que regula aquellas separaciones cromatográficas que se basan en las diferentes afinidades de

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los componentes de una muestra por una superficie activada. La fase estacionaria en este caso será un sólido de gran superficie de o. •

•

•

•

•

Reparto: estas separaciones cromatográficas se basan en las diferencias de solubilidad de los componentes de la muestra en la fase móvil y la fase estacionaria. En este caso la fase estacionaria será un líquido o un gel, y la fase móvil (igual que en el caso de la adsorción) puede ser un líquido o un gas. Intercambio iónico: la base de esta separación es la distinta susceptibilidad que presentan los componentes de una mezcla para el intercambio de iones con un sólido. En este caso la fase móvil debe ser un líquido. Exclusión: en este caso las moléculas se separan en razón de su tamaño, de acuerdo con su distinta penetración en la fase estacionaria. Generalmente la fase móvil suele ser un líquido. Formación de parejas de iones: es un fenómeno que tiene lugar cuando se modifica la retención de los solutos ionizables al adicionar a la fase móvil, en este caso un líquido, iones de carga opuesta. Afinidad: es una variación de la adsorción. En este caso, la fase estacionaria tiene actividad biológica respecto a las sustancias que se pretenden separar.

Para realizar estos tipos de separación es necesario elegir la fase estacionaria apropiada que, con una adecuada fase móvil, facilitará la separación cromatográfica. La fase móvil se deposita, generalmente, en una columna que, independientemente de su tamaño, se suele construir de: •

Acero inoxidable.

•

Vidrio.

•

Sílice fundida.

Atendiendo a su geometría, las columnas cromatográficas se clasifican en: •

Columna rellena: columna montada de forma compacta de manera que la fase estacionaria se encuentra en forma de

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partículas micrométricas si es un sólido, o en forma de gránulos recubiertos si se trata de un líquido. •

Columna capilar: columna que, independientemente de la forma que contenga la fase estacionaria, posee un canal por el que circula la fase móvil y cuyo diámetro interno es generalmente menor a 1 mm. Generalmente, estas columnas tienen depositada la fase estacionaria en forma de película de espesor inferior a 5 micras sobre la pared interna.

Una vez conseguida la separación de los componentes de una mezcla, se deberán llevar a un instrumento de medida acoplado a la salida de la columna cromatográfica, de forma que sea sensible a una determinada propiedad fisicoquímica de las sustancias separadas capaz de detectar las diferencias que se producen cuando a la fase móvil le acompaña un soluto. Estos instrumentos se denominan detectores y son capaces de transformar la propiedad físico-química que miden en una señal fácilmente cuali-cuantificable, generalmente proporcional a la magnitud de la propiedad medida. Una vez sentadas las bases sobre las que se desarrolla la cromatografía, vamos a profundizar sobre los tipos que tienen mayor incidencia en Higiene Industrial. a) Cromatografía de gases Es aquella técnica cromatográfica en la que la fase móvil es un gas, la fase estacionaria es una columna y el proceso de separación se realiza por elusión (separar por difusión a través de un preparado específico o eluyente). La forma más usual de realizar la cromatografía de gases es utilizando un líquido como fase estacionaria (cromatografía gas-líquido). También se utilizan adsorbentes sólidos como fase estacionaria (cromatografía gassólido), pero en menor proporción. La muestra se inyecta en un bloque termostatizado donde se vaporiza, la fase móvil arrastra este vapor a través de la columna produciéndose un equilibrio de fase. Este equilibrio es diferente para cada componente, por lo que éstos serán eludidos de la columna y separados en el tiempo. Durante ese tiempo se mantiene el sistema a suficiente temperatura para mantener los componentes de la muestra en estado de vapor.

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Está técnica cromatográfica será aplicable a compuestos volátiles a la temperatura del análisis y con la suficiente estabilidad, de manera que no se descomponga durante el proceso cromatográfico. La mayoría de los compuestos orgánicos que se evalúan en los ambientes laborales son volátiles, por lo que esta técnica es de gran aplicación en Higiene Industrial. Instrumentación El instrumento que se utiliza en cromatografía de gases se denomina cromatógrafo de gases y consta esencialmente de: 1. Fuente de gases: Proporciona la fase móvil, gas portador, así como los gases auxiliares. Dispondrá de los correspondientes reguladores de presión y de flujo, fundamentalmente este último para el gas portador. 2. Sistema de inyección: Consiste en un dispositivo que permite la introducción de la muestra en el flujo de gas portador, que se ha calentado a una temperatura superior al punto de ebullición del componente menos volátil de la muestra. 3. Columna: Depositaria de la fase estacionaria y donde se realiza la separación de los componentes de una muestra arrastrada por el gas portador. Es por tanto el corazón de un cromatógrafo. 4. Horno: Donde se sitúa la columna. Debe poseer una excelente regulación de temperatura. 5. Detector: Dispositivo que permite medir de forma continua una propiedad física de la fase móvil que se modifica con la presencia de muy pequeñas cantidades del compuesto objeto del análisis. Se coloca a la salida de la columna.

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6. Sistema de medida: La propiedad física que mide el detector la transforma en una señal eléctrica, ésta llega al sistema de medida que la amplifica y la registra. b) Cromatograma Es la representación gráfica de la respuesta del detector a cada componente de la muestra frente al tiempo que cada uno tarda en eluirse o separarse.

Los dos parámetros fundamentales que se utilizan, tanto para la cuantificación como para la cualificación, son: •

•

Tiempo de retención: tiempo que tarda un compuesto en eluirse desde el momento en que fue inyectado en la columna. Se mide en el máximo del pico. Área: calculada según su simetría.

Columnas cromatográficas Básicamente son tubos de diversos materiales cuya misión es contener la fase estacionaria. 1) Columnas de relleno: Se fabrican en un tubo de metal o vidrio, cuyo interior está relleno de un soporte granular, donde se deposita una película de 77




fase estacionaria. Suelen tener una longitud de 1 a 10 metros y un diámetro interno de 2 a 4 mm. Como posee una cantidad grande de fase estacionaria, su capacidad de carga (cantidad de muestra que se puede inyectar) es grande, por lo que son muy útiles para trabajos de rutina, cuando la concentración de muestra es elevada. 2) Columnas capilares: Están constituidas por un tubo capilar de 0,1 y 0,5 mm. de diámetro interior en donde la fase se deposita sobre las paredes, ya sea actuando éstas directamente como soporte (Columna WCOT, Wall Coated Open Tubular), o depositando un soporte impregnado (Columnas SCOT, Coated Open Tubular). Estas columnas poseen altos valores de permeabilidad por lo que se pueden construir generalmente de 50 a 100 m de longitud. Su capacidad de carga es muy pequeña por lo que su utilización va unida a sistemas de inyección especiales y detectores muy sensibles. Actualmente, las columnas capilares que más se utilizan son las construidas con sílice fundida (FSOT, Fused Silica Open Tubular) similares a las WCOT pero utilizando la sílice fundida como material de construcción del tubo. Éstas últimas presentan mayor inercia superficial, mejor resolución y son más flexibles. 3) Columnas semi-capilares: La filosofía de diseño de estas columnas es la misma que la de los capilares, la única diferencia es que el diámetro interior es superior (de 0,5 a 1 mm), permite mayores espesores de película de fase estacionaria y, por lo tanto, mayor capacidad de carga. Generalmente se construyen también de sílice fundida. Gas portador El gas portador es una parte fundamental en Cromatografía de gases, ya que tiene que transportar los componentes de la muestra a través de la columna hasta el detector. Su elección depende del tipo de detector y debe ser de alta pureza. De forma general se recomienda:

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1) Pureza: utilizar siempre gases de alta pureza (normalmente N48-N50), e intercalar un cartucho deshidratante en la línea. 2) Conductividad térmica: utilizar He o H2 para sensibilidades. Para problemas normales utilizar N2.

altas

3) Ionización de llama: utilizar He, N2, o Ar. Con He se realizarán los análisis más rápidamente. 4) Captura de electrones: en tensión continua utilizar N2, y en pulsada, Argón con un 5 % de metano. 5) Velocidad del gas portador: dependerá del tipo de columna y de la naturaleza del análisis; no obstante, de forma general, podemos decir que la velocidad deberá ser: -

En columnas de relleno: 30 a 100 ml/minuto.

-

En columnas capilares: 0,5 ml/minuto.

6) Fase estacionaria: encargada de realizar la separación de los componentes de una muestra; la elección puede hacerse, de forma general, basándose en que las sustancias de características similares son solubles entre sí. Un compuesto polar tardará más en eluirse de una columna cuanto mayor sea la polaridad de la fase estacionaria. Por tanto, se elegirá una fase estacionaria de polaridad similar a la de los compuestos de una muestra (observar tabla de la página siguiente). Cuando el mecanismo de separación es la adsorción, se utiliza como fase estacionaria un sólido. Estos son sólidos activados de elevada superficie de o. Suelen ser compuestos naturales (carbón activo), o sintéticos (polímeros porosos).

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7) Soporte: Es el depositario de la fase estacionaria cuando ésta es líquida; deben ser estables térmicamente, inactivos a la adsorción y ofrecer baja resistencia al paso del gas. Generalmente se preparan a partir de tierra de diatomeas (chromosorb, celite, etc.) o de polímeros, generalmente polifluorocarbonos (teflón). Deben tener un tamaño de malla adecuado al tipo de columna; generalmente 80/100 para las de 2 a 2,5 mm de diámetro interno y de 60/80 para las de 4 a 6 mm. Para casos más concretos puede aplicarse la regla de PURNELL, que dice que para rellenar correctamente una columna el diámetro interno ha de ser, al menos, ocho veces el diámetro de las partículas.

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c) Inyectores La inyección de la muestra líquida es muy importante en esta técnica analítica. La muestra debe inyectarse y vaporizarse instantáneamente. Deben construirse de material apropiado en aquellas zonas que estén en o con la muestra y que pueda limpiarse con facilidad. Generalmente se utilizan camisas de vidrio, dado que su calentamiento es muy uniforme y su inercia química muy elevada. Existen varios tipos de inyectores, los más utilizados son: •

Inyectores de columnas de relleno: Constan de la puerta de inyección, el cuerpo de inyector en cuyo interior se coloca la camisa de vidrio -y una entrada de gas portado que, recogiendo la muestra vaporizada, la lleva a la columna.

•

Inyectores con división de flujo: Suelen conocerse como Split /Splitless. Cuando la capacidad de una columna es muy pequeña (capilares), los volúmenes de inyección deberán ser muy pequeños; para ello se hace una inyección indirecta de muestra en la columna. El gas portador recoge la muestra vaporizada dividiéndose la mezcla en dos flujos diferentes, el menor de los cuales es introducido en la columna. Existen otros tipos de inyectores que no necesitan que la muestra se vaporice, el más representativo de ellos es: -

Inyector on-column: en este inyector la muestra se pipetea inyectándose directamente en la columna. Al carecer de división de flujo es fácil superar la capacidad de la columna. Por lo tanto se trata de un buen inyector para análisis de trazas. Una tercera técnica de inyección recientemente introducida es: o Inyectores por vaporización con temperatura programada: este inyector que se conoce como PTV; es un inyector con división de flujo cuya temperatura es programable. Está diseñado para muestras de amplio rango de ebullición. La introducción de la muestra se hace con una jeringa en frío (se elimina la termólisis), después el inyector comienza rápidamente un programa de calentamiento dando lugar a la evaporación de la muestra. Es por tanto ideal para muestras que contengan compuestos térmicamente sensibles como pesticidas, drogas, etc.

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• Inyectores por Head-Space: este sistema de inyección consiste en crear en una vial una zona gaseosa por encima de la muestra y, por medio de un sistema de inyección, llevarla a la columna cromatográfica. Esta zona gaseosa, Head Space, se consigue sometiendo al vial a una temperatura y presión determinada, que depende de la naturaleza de la muestra. El propio gas portador recoge los componentes de esta fase gaseosa y los lleva al cromatógrafo, directamente al interior de la columna, por medio de una línea de trasferencia presurizada y termostatizada. d) Detectores Existe en el mercado una amplia gama de detectores cromatográficos. Los más utilizados en Higiene Industrial son: 1) Detector de conductividad térmica: se basa en dos hechos físicos diferentes, por un lado la variación relativa de la conductividad térmica de un gas en o con otro gas o sustancia gaseosa y, por otro lado, cuando varía la temperatura de un filamento metálico varía su resistencia. Si en una célula mantenida a temperatura constante, introducimos un filamento de tungsteno calentado eléctricamente, y hacemos que circule un flujo constante de gas puro, la disipación de calor del filamento será constante y, por tanto, su temperatura y resistencia. En el momento que junto al gas puro aparezca otra especie gaseosa, la conductividad térmica variará, la disipación térmica será distinta, se modificará la temperatura y por tanto la resistencia puede producirnos una señal eléctrica proporcional a la cantidad de Detector de conductividad muestra que ha entrado en la térmica célula acompañando al gas que circulaba por ella. Este detector es diferencial, por lo que en su construcción deben emplearse dos elementos sensibles idénticos y dos de referencia. Los dos elementos sensibles son dos ramas de un puente de Wheastone: por una de las células circula el gas 82

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portador puro (referencia) y por la otra el gas con la muestra (medida). Es un detector muy poco sensible, que no ite las columnas capilares; no obstante, se utiliza para el análisis de gases permanentes como N2, C2, CO2, CO, etc. 2) Detector de ionización de llama: es el detector de mayor utilización en Cromatografía de Gases dada su sencillez de manejo, si bien tiene algunas limitaciones, como ya veremos más adelante. Se basa en que una llama de hidrógeno-aire puede dar lugar a una corriente de ionización que puede establecerse como corriente de fondo al someter a la llama a una diferencia de potencial. Al aparecer en la llama un compuesto orgánico, provoca un fuerte aumento de la corriente de ionización, siempre y cuando, contenga enlaces C-H en su molécula.

Detector de ionización de llama

Esta variación de potencial, respuesta del detector, es proporcional a la masa de soluto que circula por el mechero, difundida en el gas portador. La sensibilidad es más de cien veces mayor que la del detector de conductividad térmica. También es unas dos veces mayor cuando el gas portador es N2 que cuando es He. La limitación es que es poco sensible a compuestos orgánicos que no tengan enlaces C-H como las aminas, hidrocarburos clorados polisustituidos, etc. 3) Detector de captura de electrones: se basa en la propiedad de ciertos tipos de moléculas de captar electrones. El gas portador que circula por el detector es ionizado por una fuente radiactiva. Se aplica un potencial a dos electrodos originando una corriente iónica constante, cuando un compuesto con afinidad electrónica entra en el detector se forman iones. La respuesta del detector es proporcional a la masa de soluto, difundida en el gas portador, si bien su linealidad es menor que 83




la del detector de ionización de llama. Es un detector específico sólo sensible a moléculas que contengan enlaces, átomos o grupos funcionales de alta afinidad electrónica (halógenos, carbonilos, grupos nitro, etc.). 4) Detectores de nitrógeno-fósforo: éste es un detector fotométrico de llama modificado, sensible fotoiónicamente a moléculas orgánicas que presentan nitrógeno y fósforo orgánicamente enlazado. 5) Detector de masas por trampa de iones: este detector suministra la versatilidad de un espectrofotómetro de masas y el análisis cromatográfico con columnas capilares, sin la complejidad que requiere un espectrómetro de masas. La ionización química es una técnica lo suficientemente rápida en la que las moléculas se ionizan mediante la reacción con los iones de un gas reactivo. La ionización química provee un espectro de masas simples que contienen iones relacionados proporcionalmente con el peso molecular de la muestra. Pueden obtenerse los espectros de masas tanto por ionización química como electrónica, sin cambiar la fuente. La combinación de estos espectros con el tiempo de retención del componente en la columna hace que, con la ayuda de un sencillo programa informático, se consiga una excelente identificación de compuestos desconocidos. 6) Detector fotométrico de llama: especies orgánicas que contengan en sus moléculas iones de azufre y fósforo, producen en una llama reductora de hidrógeno–aire, una coloración característica (azufre–azul; fósforo–amarilla): este detector por medio de un fotomultiplicador es capaz de medir esta radiación relacionando su intensidad con la concentración de iones en la muestra. Análisis cuantitativo y cualitativo La cromatografía es una técnica eminentemente separativa y, como tal, es actualmente la mejor. Sin embargo, desde el punto de vista analítico lo único que facilita es una separación de componentes de una muestra y una señal en un detector que puede relacionarse cualitativa y cuantitativamente con la cantidad de compuesto que la produce. Por lo tanto, es muy importante establecer métodos correctos de interpretación de los cromatogramas. Para ello vamos a mencionar en líneas generales, los procedimientos que se utilizan para interpretarlos:

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1) Análisis cualitativo: la cualificación de una sustancia por esta técnica se basa en los datos de retención, puesto que, en ciertas condiciones, el tiempo de retención de una sustancia en una columna dada es característico y puede utilizarse para su identificación. Esta identificación se hace en base a: • •

Tiempo de retención absoluto (TR): tiempo o distancia transcurridos entre el punto de inyección y el máximo del pico. Tiempo de retención corregido (TR’): tiempo de retención del compuesto de interés menos el tiempo de retención de una sustancia no retenida (TM); puede utilizarse en este último caso el tiempo de retención del disolvente utilizado para la extracción: TR’ = TR - TM

•

Retención relativa (RR’): tiempo o distancia del compuesto de interés referido al de una sustancia patrón (generalmente el patrón interno). TR - TM RR’ =

TRsi - TM

TR’ (compuesto) =

TR’ (patrón)

Donde: TRsi = tiempo de retención absoluto de una sustancia patrón. 2) Análisis cuantitativo: la base del análisis cuantitativo es medir con precisión el área del pico cromatográfico. Generalmente, este cálculo se realiza por medio de integradores. Factor de respuesta del detector (Fi): es la relación entre la concentración del componente i y el área del pico correspondiente: Ci Fi= Ai

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Este factor depende fundamentalmente del tipo de detector de la columna, del método analítico y de la naturaleza química de la sustancia, por lo que debe trabajarse de forma muy rigurosa. En la práctica se trabaja con factores de respuesta relativos; para ello hay que elegir un componente de referencia, por lo tanto, se define el factor de respuesta relativo (FR) del componente i como:

C i / C ref FR (i) =

A i / A ref

Los compuestos de referencia (C ref y A ref) tienen la gran ventaja de que sus valores no dependen tanto de las condiciones experimentales ni del volumen de muestra inyectado, la temperatura, etc.; pues éstas afectan tanto al compuesto de interés como al de referencia. Basándose en esto, los métodos de integración más utilizados son: •

•

Patrón externo: se comparan las áreas de los compuestos de interés con las de una colección de patrones de concentración conocida, estableciéndose una curva patrón. Para ello, al no disponer de una referencia interna deberá trabajarse con sumo cuidado para que las condiciones de trabajo con los patrones y con las muestras sean idénticas. Patrón interno: es el método de integración que más se utiliza, ya que, fijando la concentración del patrón interno, pueden establecerse fácilmente las curvas de calibrado en las que se representa la relación de áreas entre la del pico del compuesto de interés y la del patrón interno. Puede definirse un área equivalente del compuesto objeto del análisis como:

A (i) AE (i) =

A (si)

e) Cromatografía líquida Cuando el sistema cromatográfico utiliza un líquido como fase móvil, estamos ante lo que se denomina cromatografía líquida. La 86

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filosofía de la técnica es la misma que en la cromatografía de gases: un inyector, una fase móvil, una fase estacionaria y un detector. Los mecanismos de separación son los mismos, incorporando además el de intercambio iónico. La diferencia entre ambas es instrumental. En principio, esta técnica utilizaba la adsorción pero, el desarrollo de las fases ligadas a un soporte, ha hecho que casi el 90 % de los métodos analíticos utilicen éstos como fase estacionaria. Asimismo, el desarrollo del sistema de bombeo a presión de fase móvil y las bombas múltiples, han hecho que las separaciones realizadas mediante esta técnica, se asemejen cada vez más a la cromatografía de gases. El término que actualmente se aplica a este tipo de cromatografía es el de Cromatografía Líquida de Alta Resolución (CLAR), cuyo esquema se muestra a continuación:

Jeringa o válvula para la muestra

Gases disueltos Desgasificador de solventes Abastecimiento de solvente Filtro

Precolumna

Medidor de presión

Bomba Válvula de seguridad y purga

Introducción de la muestra Espacio térmico Columna analítica Lectura Amplificador

Descarga

Recolección o descarga

Cuando la separación de los componentes se realiza por intercambio iónico, con una instrumentación adecuada, también se la conoce como Cromatografía Iónica. La Cromatografía Líquida de Alta Resolución (CLAR) puede darse en fase normal o reversa:

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•

•

CLAR en fase normal: la fase estacionaria es fuertemente polar mientras que la fase móvil es apolar. CLAR en fase reversa: la fase estacionaria es de naturaleza apolar (hidrocarburo) y la fase móvil polar (alcoholes, acetonitrilo, etc.).

f) Cromatografía por intercambio iónico Se utilizan, como fase estacionaria, resinas cambiadoras de iones. La fase móvil deberá por tanto contener los contra-iones para la resina utilizada. Instrumentación Al igual que en cromatografía de gases, al instrumento se le denomina cromatógrafo y, como allí, el corazón es la columna. a. Columna: Está construida de acero inoxidable y tiene una longitud que va desde 3 a 25 cm. El diámetro de la columna suele ser de 4,6 cm y en su interior se deposita la fase estacionaria que está constituida por partículas de sílice que pueden ser la propia fase estacionaria, o pueden estar ligadas a un compuesto orgánico cuya naturaleza dependerá del tipo de separación que se desee realizar. En la actualidad, tanto para la fase normal como para la reversa, se utilizan rellenos de fases ligadas. Sirva como orientación la Tabla que se cita a continuación: Tipo Fase normal

Fase reserva

Grupo Funcional

Estructura Química

Animo

NH2

Ciano

CN

Octilsililo C8

Si - CH2 - (CH2)6 - CH3

Octaldecilsililo C8

Si - CH2 - (CH2)16 - CH3

Fenilsililo

Si – C6H4 - OH

Estas son las fases estacionarias de mayor utilización actualmente. Las investigaciones tienden a desarrollar columnas sin relleno similares a las columnas capilares de cromatografía de gases. 88

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El tamaño de poro tiene una importancia capital en la resolución de estas columnas y guarda una estrecha relación con la longitud. Actualmente se están obteniendo unas excelentes separaciones con columnas de 5 micras de tamaño poro. El desarrollo de columnas de 3 micras, e incluso menos, ha hecho que separaciones hasta el momento lentas (aminoácidos, PAH’s, pesticidas) puedan resolverse en cortos espacios de tiempo. La experiencia indica que, cuando se trata de muestras muy complejas, la eficacia de estas columnas es muy limitada. b. Bombas: Al ser la fase móvil un líquido, es muy importante construir una bomba que haga pasar un caudal constante de fase móvil a través de la columna. Para ello estas bombas deberán ser de un material químicamente inerte, capaces de trabajar a altas presiones, suministrar un rango de caudales amplio y, además, constante a lo largo de tiempo. En la actualidad se emplean las bombas alternantes con pistón único. En ellas el motor es de paso a paso, lo que permite un perfecto control de la velocidad; el mecanismo de transmisión es un excéntrico que convierte el movimiento rotativo del motor en uno de vaivén del pistón, que es controlado por válvulas de dirección única. c. Mezcla de eluyentes: Si bien el operador puede preparar los eluyentes, los nuevos cromatógrafos incluyen dispositivos que, gobernados por el propio cromatógrafo, realizan la mezcla de los eluyentes, ya sea a baja o alta presión. El resultado de ambos procedimientos es el mismo aunque el de alta presión presenta mayor reproducibilidad (repetible en idénticas condiciones) pero más alto coste, dado que necesita una bomba para cada disolvente. d. Sistemas de inyección: Los sistemas de inyección tienen una importancia capital desde el punto de vista instrumental, ya que un mal sistema puede llevar a perder toda la eficacia del resto del equipo. Existen dos tipos de inyectores: •

De jeringa: son poco versátiles ya que necesitan de un septum, pared o membrana, que generalmente es incapaz de aguantar las altas presiones del sistema.

•

De válvula: poseen una válvula de seis vías, como se observa en la figura, dos de las cuales están conectadas 89




entre sí por un lazo o tubo de volumen conocido, cuya misión es contener la muestra antes de inyectarla en la columna. La inyección se realiza con la ayuda de una jeringa (posición de carga) y mediante un giro, se inyecta el eluyente a través del lazo, en la columna (posición de inyección).

• Detectores: finalmente quedan los detectores; al ser un eluyente líquido, la naturaleza de la detección es diferente a la de la cromatografía de gases. El problema de estos detectores es que ninguno de ellos puede ser utilizado para todos los compuestos, sino que para cada grupo o tipo de compuesto, el operador deberá elegir el más adecuado. No obstante el detector puede cubrir un elevado número de compuestos, pues prácticamente la totalidad de los compuestos orgánicos absorben en la zona ultravioleta del espectro. La detección se basa en un equilibrio constante en el caudal de fase móvil pura y medición del cambio de índice de refracción, cuando aparece la muestra eluida junto con la fase móvil. Es el detector de uso corriente más universal, tiene muchos inconvenientes, uno de ellos es que hay que equilibrarlo cada vez que la fase móvil sufre cualquier variación.

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La elección de la fase móvil es difícil, ya que en el momento que los compuestos eluidos tengan un índice de refracción cercano al de ésta, el detector resulta inservible. • Detector ultravioleta visible: a diferencia del índice de refracción, la absorción ultravioleta de un compuesto es un parámetro específico, pues debe presentar una excitación específica en cualquier zona del espectro. La mayoría de los compuestos orgánicos pueden analizarse por estos detectores y, al menos un 65 % de estos compuestos orgánicos, presentan alguna absorción en la zona de los 254 nm (longitud de onda en la que operan los detectores de longitud de onda fija), y más del 90 % de estos compuestos absorben en alguna longitud de onda de la región que cubren los más sofisticados detectores de longitud de onda variable. Con la aparición de los detectores ultravioleta por array (red) de diodos, puede incluso aumentarse este rango de compuestos. La sustitución de fotomultiplicador de un espectrofotómetro por una red de diodos, permite la medición instantánea de la radiación a diferentes longitudes de onda a intervalos que van generalmente de 1 a 5 nanómetros (10-9 m). Esto permite elegir la longitud de onda adecuada o de máxima absorción de cada componente, e ir variándola a medida que éste se eluye de la columna. • Detector de fluorescencia: representa el tercer tipo de detector que más se utiliza en cromatografía líquida. Se utiliza para aquellos compuestos que presentan fluorescencia de forma natural (PAH’s...) así como aquellos que puedan hacerse fluorescentes por una simple reacción química. Normalmente la sensibilidad de este detector es mil veces superior, tanto al ultravioleta (UV) como al índice de refracción. • Detector electroquímico: el detector electroquímico no se emplea mucho en la actualidad debido a algunas dificultades operativas. Se basa en la oxidación o reducción del compuesto eluido en un electrodo adecuado, midiéndose la corriente resultante. Este proceso es cuantitativo puesto que la medida de esta corriente es directamente proporcional a la

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concentración. Es un detector muy sensible para compuestos, tales como fenoles, nitrosaminas y ácidos orgánicos. • Detector de conductividad electrolítica: mide de forma continua la conductividad específica del efluente de la columna. La variación de ésta indica la presencia de una sustancia, y la señal medida es proporcional a su concentración. Se utiliza para el análisis de aniones y cationes. Finalmente, las consideraciones teóricas para el análisis cualitativo o cuantitativo de las muestras, no difieren en lo fundamental de lo expuesto para cromatografía de gases, según la tabla que vemos en la página siguiente. Compuesto o Familia de Compuestos Ácidos orgánicos

Tipo de Cromatografía CLAR

Detector Electroquímico

Alcoholes

Gases

FID

Aminas

Gases

Azúcares

CLAR

Ésteres

Gases

NPD Índice de refracción FID

Cetonas Hidrocarburos: Alifáticos

Gases

FID

Gases

FID

Aromáticos Aromáticos polinucleares (PAH’s) Halogenados Alto número de carbonos Productos fitosanitarios:

Gases

FID

CLAR

Fluorescencia o UV

Gases CLAR

FID ECD

Pesticidas organofosforados Pesticidas organoclorados Carbamatos Productos bioquímicos: Aminoácidos Triglicéridos Aniones: Cl-, F-, NO3-

Gases

FPD

CLAR

UV

Gases

ECD

CLAR

UV

CLAR

UV o flúor

CLAR

UV-F

CLAR

UV

CLAR

Conductividad

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2.4.7. Microscopía Esta técnica está limitada al recuento de fibras de acuerdo con la normativa internacional, según se recoge en la norma MTA/MA010/A87 del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT). El método de muestreo de fibras se realiza mediante el sistema de filtro de membrana y el análisis por microscopía óptica con contraste de fase. Este método es similar al NIOH 7400 y al Asbestos International Association. Instrumentación Para la realización de este método se utiliza un microscopio de cabeza biocular equipado con un sistema de contraste de fase. Debe incorporar: 1) Oculares 10-10X: compensados que permitan la inserción de una retícula. 2) Pletina: con dispositivo desplazamiento X-Y.

mecánico

ajustable

para

el

3) Objetivo: estarán montados en un dispositivo tipo revólver con objetivos acromáticos parafocales de contraste de fase 10X y 40X. El objetivo 40X debe tener una apertura numérica (AN) de 0,65 y un anillo de fase entre 65 y 85% de absorción. 4) Telescopio centrado o Lente Bertrand: por centrado de los anillos de fase. 5) Filtro óptico: es necesario un filtro verde para garantizar las mejores condiciones de contraste de fase ya que la óptica está diseñada para esta longitud de onda. 6) Retícula: la retícula recomendada para este método es la retícula circular de Walton Beckett (figura adjunta), cuyo diámetro real cuando se utiliza un objetivo de 40X debe ser de 100 + 2 micras. 7) Micrómetro de objeto: para regular la posición del portaobjetos en la platina. Se recomienda un milímetro de largo en intervalos de 10 micras. 93




8) Portaobjetos de verificación del límite de detección: para evaluar la eficacia o límite de detección del microscopio. Preparación de la muestra Es preferible el montaje del filtro entero. Éste se colocará sobre un portaobjetos. Se llevará a una corriente de acetona; tras su clarificación se fijará con triacetina, se tapará con un cubre-objetos y se procederá a su examen microscópico. Recuentos de fibras Se procederá al recuento de fibras atendiendo a las siguientes reglas: •

•

•

•

•

•

Se define como fibra cualquier partícula de diámetro inferior a 3 micras y longitud superior a 5 micras, cuya relación longitud/ diámetro sea superior a 3 y que no toque ninguna partícula de diámetro superior a 3 micras. Se contará como una fibra aquella que tenga sus dos extremos dentro del área de recuento, limitada por la retícula (figuras adjuntas). Se contará como media fibra aquella que tenga sólo un extremo dentro del área de recuento (figura adjunta). Las fibras compactas no separables se cuentan como una fibra si cumplen con las reglas anteriormente establecidas. Las fibras agrupadas se cuentan por separado siempre que puedan distinguirse individualmente. Si no, se contarán como una, siempre que cumplan con las reglas establecidas. No se contarán como fibras aquellas que tengan sus dos extremos fuera del área de recuento, limitada por la retícula (figuras adjuntas).

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Control de calidad relacionado con el muestreo y la medición Para obtener una determinada calidad es necesario disponer de medios técnicos. Esto no es suficiente si no se dispone de un método de contraste continuo. Éste método es el control de calidad propiamente dicho. En términos generales, la calidad de un laboratorio la determinan todas las actividades que en éste se realizan: en cualquier punto de la cadena puede producirse el error. Así, podemos distinguir dos caminos dentro del control de calidad: •

Control de calidad en el manejo de la muestra.

•

Control de calidad de los procesos analíticos.

Manejo de las muestras Es de importancia capital que las muestras en el laboratorio estén perfectamente: •

Identificadas.

•

Localizadas.

•

Almacenadas.

Con ello se evitarán errores tales como: pérdidas de las muestras (identificación, localización y almacenamiento). De esta manera el control de calidad del proceso analítico tendrá una gran utilidad y se emitirán resultados fiables. Generalmente, el término control de calidad se aplica, en el caso de un laboratorio, a la metodología analítica. Se realiza generalmente a dos niveles: a. Control de calidad interno o intra-laboratorio: La calidad de un resultado analítico depende no sólo de la idoneidad de un método analítico, sino también de su correcta aplicación ya que pueden producirse errores incontrolados de muy diversa naturaleza. El objeto del control de calidad interno está en detectar estas anomalías en el momento que se producen con el objeto de corregirlas y evitar que se emitan resultados erróneos. 95




Por otra parte, ningún procedimiento de medida proporciona resultados exactos, por lo que habrá que mantener el procedimiento analítico bajo un sistema de control estadístico que garantice que los resultados que de él se originen sean consistentes y fiables. Este sistema, control de calidad interno, se realiza a través del análisis periódico y sistemático de muestras de referencia y de control interno y utilización de gráficos de control. Muestras de referencia: Las muestras de referencia son aquellas que tienen idénticas características que las muestras objeto del análisis (mismo soporte, misma matriz, contenido similar, etc.). Existen diversos patrones certificados de concentración conocida que reúnen estas características, pero su utilización está limitada por su elevado coste. Muestras para el control interno. Generalmente el laboratorio prepara sus propias muestras de control. Éstas pueden prepararse por adición del contaminante a un soporte idéntico al que se utiliza para su captación en el ambiente (filtro, tubo o disolución). El vapor que se asigna generalmente es el de muestra, añadido como valor medio de una serie de adiciones iguales. En algunos tipos de muestras no destructivas (fibras, sílice, etc.), las muestras de control son seleccionadas aleatoriamente de cada lote de las analizadas. Gráficos de control: Es una representación gráfica de las características de control, de forma que se obtenga una información inmediata sobre si los datos analíticos son estadísticamente uniformes o no. Se construye con una línea central que representa el valor esperado y dos líneas paralelas que representan los límites superior de control (LSC), e inferior de control (LIC). Éstos delimitan una zona, el gráfico de control, dentro de la cual se considera que los resultados están bajo control y se sitúan a una distancia proporcional, en este caso 3 veces, a la desviación estándar (Standard Deviation, SD) de la variable que se controla.

96

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Gráfico de control por variables

Las características de calidad que se investigan con fines de control analítico son la precisión y la exactitud y, por lo tanto, los más adecuados para este tipo de laboratorio son los gráficos de medios (X) y los gráficos de rangos (R). En ambos la línea central se calcula como X o R y los límites de control como + 2 σ. Una vez establecido el gráfico de control es preciso establecer el período de control. Se establece generalmente que por cada serie de muestras a analizar se analice una muestra de control, calculándose los parámetros estadísticos que sean necesarios para el gráfico de control elegido. Si el resultado se sitúa dentro de los límites de control se aceptan como válidos todos los resultados de la serie. En caso contrario, debe detenerse el procedimiento e investigarse y corregirse las causas de esta desviación. b. Control de calidad externo o inter-laboratorios: Aquí se emplean los resultados de varios laboratorios que analizan las mismas muestras con fines de control de calidad. Es un medio para investigar los resultados analíticos de forma comparativa y autoevaluarse. Existen varios programas de control de calidad, tanto en España como en el extranjero. En primer lugar, destacamos en el siguiente cuadro los controles de calidad que realiza el Instituto

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Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT), (Programa Inter-laboratorios de Control de Calidad, PICC). Programas PICC del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo Programa

Tipo de Muestra

Determinación

PICC -Pbs

Sangre

Plomo

PICC -HgU

Orina liofilizada

Mercurio

PICC -VO

Tubos carbón activo

Vapores orgánicos

PICC -MET

Membrana

Plomo y cromo

PICC- FA

Filtro membrana (perm.)

Fibras

La siguiente tabla muestra una relación de programas de calidad externos:

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>> CASO PRÁCTICO > Datos: Usted ha sido contratado para hacerse cargo de la especialidad de Higiene Industrial, en el Servicio de Prevención propio de METALZURICH, empresa dedicada al diseño y fabricación de motores, y, como primera medida le encargan estudiar la situación de la planta. Se comienza a trabajar a las 7:30 h, y se concluye a las 15:30 h, con un descanso de 30 minutos entre las 10:00 y las 10:30. La nave es rectangular, con dos puertas amplias en los extremos de menor longitud, y hemos comprobado que la corriente permanente de aire que se produce no suele ser muy elevada, por lo que es perfectamente soportable. Dicha corriente tiene como característica que mantiene el sentido de izquierda a derecha. En el ala izquierda se encuentran, en el primer 25% de la superficie, los hornos, moldes y fosos; es aquí donde se diseñan y crean los moldes, tanto en arena como en matrices. En dicha zona se encuentran pocos trabajadores, sin embargo, la mayoría de ellos se encuentran en el 75% del ala derecha que es donde se realiza el pulido de las piezas metálicas. La nave es muy amplia y el techo está aislado térmicamente mediante una doble cámara de aire, para que en verano no caliente el sol la estructura pero, dada la gran amplitud de la nave, es imposible establecer un sistema de aire acondicionado, por lo que en verano las temperaturas que se alcanzan son muy altas y obliga a tener abiertas las puertas durante el tiempo de trabajo. Todas las mañanas a primera hora, se descargan varios camiones de arena en la entrada de la izquierda de la nave y a última hora se recoge la arena inservible. Como existe un ruido superior a 90 dB (A), la empresa ha facilitado protectores auditivos pero usted comprueba que casi nadie los utiliza. Es el único EPI que se ha entregado a los trabajadores.

99




> Se pide: 1) Describa los riesgos higiénicos de la nave y enumere los contaminantes que pueden estar presentes. 2) ¿Qué efectos adversos pueden provocar en los trabajadores los contaminantes detectados? ¿Qué enfermedades pueden provocar? 3) Enumera los aparatos de recogida de muestras o de medida que utilizarías para medir los contaminantes detectados. 4) ¿Qué medidas propondría para disminuir, eliminar y controlar los riesgos detectados?

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>> CASO PRÁCTICO - SOLUCIÓN > 1) Describe los riesgos higiénicos de la nave. Enumera, asimismo, los contaminantes que pueden estar presentes: Contaminantes químicos: Preparación de las arenas y tierras de moldeo. • Polvo silíceo. • Vapores orgánicos. Preparación de moldes. Moldeo. • Polvo silíceo en fabricación del molde. • o dérmico con productos dermatógenos. Moldeo y preparación de machos con aglomerantes orgánicos. • De las resinas furánicas, sólo el formol pasa a la atmósfera en concentraciones apreciables y más raramente el fenol, siendo proporcionales estas concentraciones a la temperatura de trabajo de la arena. • o dérmico con las resinas. Moldeo al CO2. • Puede haber concentraciones elevadas de CO2. Pintado de machos y moldes. • Vapores de disolventes (alcohol isopropílico, el alcohol metílico y el agua). • Fusión de los metales: •

Humos metálicos.

•

Monóxido de carbono.

101




Colada. • Humos metálicos. • Gases y vapores desprendidos en la trasformación de los aglutinantes orgánicos del polvo de carbón empleados. Desmoldeo. •

Polvo silíceo.

Acabado (Desbarbado, Pulido, Chorreado). •

Polvo silíceo.

•

Metales tóxicos.

Camiones. •

Gases procedentes de la combustión (CO, CO2).

Contaminantes físicos: Condiciones termohigrométricas. •

Temperaturas elevadas.

•

Velocidad del aire excesiva.

•

Cambios bruscos de temperatura.

Contaminación acústica. •

Ruido excesivo en todas las fases del trabajo, especialmente en el acabado de las piezas.

Vibraciones. •

En la utilización de discos y muelas de afinar.

Contaminantes biológicos: •

Contaminación bacteriana de taladrinas.

•

Contaminación con agentes biológicos de la arena utilizada.

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>

2) ¿Qué efectos adversos pueden provocar en los trabajadores los contaminantes detectados? ¿Qué enfermedades pueden provocar? Polvo de sílice. •

Obstrucción vías aéreas.

•

Silicosis.

Humos metálicos. •

Irritación vías respiratorias.

•

Neumoconiosis.

CO. •

Asfixia química, al unirse a la hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte de oxígeno.

CO2. •

Asfixia por desplazamiento del O2.

Resinas. •

Irritantes mucosas respiratorias.

•

Dermatitis en o con la piel.

Disolventes: Dependerá siempre de los disolventes utilizados. •

Efectos irritantes vías respiratorias.

•

Efectos narcóticos.

•

Intoxicaciones.

Condiciones termohigrométricas. •

Por exceso de calor (edema por calor, calambres por calor, lipotimias, golpe de calor).

103




•

Por pérdida de calor (la velocidad del aire, incrementa enormemente la pérdida de calor); pudiendo ocasionar (hipotermia).

Contaminación acústica. •

Efectos No auditivos: - Efectos cardiovasculares. - Efectos digestivos. - Efectos visuales. - Efectos endocrinos.

•

Efectos auditivos: - Blast. - Fatiga auditiva. - Trauma sonoro precoz. - Sordera profesional.

Vibraciones. •

Serán normalmente de alta frecuencia:

•

Lesiones articulares.

•

Alteraciones angioneuróticas.

•

Patologías estomacales.

Contaminantes biológicos. •

Mal olor a amoníaco, producido por la contaminación bacteriana de las taladrinas.

•

Infección de heridas en la piel, al ar con las taladrinas.

104

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•

Infecciones de las vías respiratorias, debidas a aerosoles de taladrinas.

> 3) Enumera los aparatos de recogida de muestras o de medida que detectados:

utilizarías

para

medir

los

contaminantes

Para ver los instrumentos que podría utilizar para medir los contaminantes, miraría el siguiente cuadro:

2ª METODO DE CAPTACIÓN ADECUADO AL ESTADO FISICO DEL CONTAMINANTE GASES Y VAPORES

Aparatos de lectura directa Impingers (frascos borboteadores) Tubos reactivos específicos o colorimétricos de carbón activo o de gel de sílice, con aspiración de aire contaminado mediante bombas.

HUMOS Y NIEBLAS

Filtros. Impingers. Aparatos de lectura directa

POLVOS Y POLVO TOTAL FIBRAS

Conímetro. Filtros. Impingers

POLVO RESPIRABLE

Ciclones. Decantadores.

Lo cual permite establecer qué instrumento utilizar. Así para los gases: • Aparatos de lectura directa. • Impingers (frascos borboteadores). • Tubos reactivos específicos o colorimétricos de carbón activo o

de gel de sílice, con aspiración de aire contaminado mediante bombas.

105




Para humos metálicos: • Aparatos de lectura directa. • Impingers (frascos borboteadores). • Filtros.

Para el polvo de sílice: • Filtros. • Impingers. • Ciclones. • Decantadores.

Para el ruido: • Sonómetros. • Dosímetros.

Para vibraciones: • El equipo básico constará de acelerómetro, integrador de la

señal, y sistema de lectura, si bien estos aparatos son sumamente caros y de difícil rentabilidad.

Velocidad del aire: • Anemómetro.

Temperatura: • Termómetros.

Agentes biológicos: • Se recogerían en recipiente estéril, para su posterior siembra en

placas de Petri.

Describe qué estrategia de muestreo realizarías para determinar si se sobrepasan los valores TLV-TWA, TLV-C y TLV-STEL. 106

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Polvo: Realizaría una primera medida para polvo total, mediante filtro acoplado a la correspondiente bomba de aspiración; y otra mediante un elutriador, o ciclón adaptado a bomba de aspiración. Esta medida duraría las 8 horas que dura la jornada laboral, con el fin de comprobar que no se supera el TLV-TWA. Realizaría una segunda serie de mediciones (7 en total) “con los mismos instrumentos anteriores” que dividieran las 8 horas en períodos de tiempo aproximadamente iguales, con objeto de detectar los períodos en que mayor concentración se produce. Por último, realizaría mediciones puntuales, en aquellos períodos de mayor concentración de contaminante para asegurar que no se sobrepasa ni el TLV-C, ni tampoco el TLV-STEL.

1ª MOMENTO Y DURACIÓN •

MUESTRAS CONSECUTIVAS TOMADAS EN PERIODO COMPLETO

Numero ideal 7

0 •

8 HORAS MUESTRA UNICA DE JORNADA COMPLETA

A 0 •

8 HORAS MUESTRAS CONSECUTIVAS TOMADAS EN PERIODO PARCIAL

A

B

C

B

C

Solo valido si el periodo es superior al 70%

0 •

MUESTRAS PUNTUALES

A

D

Para humos metálicos y gases: Mediante los instrumentos citados para medir cada uno de dichos contaminantes, realizaría una estrategia de medición similar a la anterior. Para ruido: Utilizaría sonómetros en aquellos trabajadores más expuestos, complementándolo con mediciones puntuales en los lugares de más riesgo.

107




> 4) ¿Qué medidas propondría para disminuir, eliminar y controlar los riesgos detectados? Deberíamos comenzar por aspectos generales que afectan a la nave: • Así deberían compartimentarse las tareas más contaminantes, tales como elaboración de machos, desbarbado, pulido, chorreado y pintado. Con lo cual la contaminación acústica, por gases, etc., se confinaría. • Además no se debería estar sujeto a las situaciones cambiantes de la ventilación natural realizada a través de las dos puertas, si no que se debería controlar la ventilación mediante un sistema de introducción y extracción forzada de aire que permita, cuando menos, mantener una velocidad más o menos uniforme de renovación del aire. • Siempre se deberá situar a los trabajadores fuera del trayecto entre el contaminante y su punto de extracción. • Se impedirá la entrada de camiones o vehículos con motores de explosión que produzcan contaminación por CO y CO2. • La maquinaria deberá estar adaptada en la medida de lo posible, para eliminar por sí misma los contaminantes (en vez de camiones se utilizará maquinaria especial que evite la generación de nubes de polvo). Para cada riesgo en particular, se actuaría siguiendo la preferencia de: foco contaminante – medio ambiente – trabajador. Se actuará sobre el foco con medidas tales como: • Los focos de contaminación de polvo y humos tóxicos, deberán disponer de sistema de extracción localizada (cuidando de no contaminar el exterior). • Los trabajos de pintado deberán disponer de campanas con cortina de agua en los materiales susceptibles de poder pintarse con esta técnica. • La maquinaria deberá estar adaptada en la medida de lo posible, para eliminar por sí misma los contaminantes (en vez 108

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de camiones se utilizará maquinaria especial que evite la generación de nubes de polvo), (la maquinaria de pulido y desbarbado deberá cuidar que el nivel de vibraciones sea lo más reducido posible). La maquinaria que genere muchas vibraciones en o con el suelo, se aislará de éste mediante los materiales y dispositivos adecuados. • Se procurará encerrar los procesos contaminantes, en la medida de lo posible.

generadores

de

Se actuará sobre el medio con medidas tales como: • Como señalamos anteriormente se procederá a la compartimentación de la nave, llegado el caso, mediante amplias puertas correderas que permitan la comunicación entre las diferentes zonas. Dicha compartimentación prestará especial atención a evitar la propagación del ruido de unos sectores a otros. Los trabajadores que tengan que realizar su trabajo dentro de un sector de alta contaminación acústica, podrán aislarse en cabinas insonorizadas (siempre que no se pueda encerrar el proceso, reduciendo el ruido a niveles adecuados). • Se mantendrá una limpieza de suelos y zonas de trabajo, lo más intensa posible, recogiendo el contaminante sin generar su dispersión (aspiradores, y no escobas). Se distribuirán los EPI´s adecuados a cada riesgo, tales como: • Guantes (contra el o dérmico con las resinas y las vibraciones de la maquinaria portátil). • Mascarillas (adecuadas a los contaminantes de cada zona compartimentada “contra polvo o gases”). • Indumentaria de trabajo adecuada (trajes resistentes a altas temperaturas). • Protectores auditivos. Además no deberemos olvidarnos de las medias organizativas tales como:

109




• Una adecuada formación de los trabajadores en los riesgos generales de la industria y en los particulares de su puesto de trabajo. • Una rotación adecuada en los puestos de trabajo de más penosidad. • Un adecuado control y supervisión para que las medidas preventivas adoptadas sean respetadas ¡Hay que proteger al trabajador incluso contra sí mismo!

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