Ventilación Industrial

INTRODUCCION

Los infortunios laborales que se producen en la tarea diaria de los trabajadores es consecuencia, sin duda, del fracaso de las medidas de prevención adoptadas, esto trae como consecuencia un aumento en los costos humanos y materiales.

Las técnicas preventivas que debemos aplicar  para proteger al trabajador deben ser llevadas a cabo por especialistas o expertos, esto nos garantizará condiciones aceptables en los ambientes laborales.

En muchas ocasiones encontramos condiciones de trabajo donde el aire se encuentra contaminado y el calor o el frío afectan notoriamente al trabajador, ya sea este industrial o en una simple oficina. Allí empieza esta materia a brindarnos la ayuda necesaria para actuar sobre las CyMAT. Nuestra tarea será entonces preventiva y correctiva, pero tengamos siempre presente que la presencia del especialista es fundamental.

El objetivo es entonces, pararnos frente a una actividad laboral y poder observar las condiciones ambientales determinando la mayor cantidad de riesgos presentes relacionados a las condiciones ambientales del puesto de trabajo y obrar en consecuencia.

Sin duda que es sabido de la importancia de contar con aire limpio en el ambiente de trabajo. Los distintos procesos de elaboración hoy en día, requieren de un creciente número de sustancias y preparados químicos, algunos de ellos de elevada toxicidad. Su empleo genera la posibilidad que estén presentes en el lugar de trabajo en concentraciones tales que exceden los niveles de seguridad, ya sea en forma de nieblas, gases, vapores o partículas de distintas dimensiones. Los ambientes de trabajo incómodos e inseguros también se generan por una carga térmica elevada o muy baja.

La protección del trabajador la puedo lograr con un adecuado diseño y una eficaz ventilación. Es fácil de observar que con esta actividad estoy dando al trabajador el confort necesario para la realización de la tarea, que sin duda será reflejado en el rendimiento final.

Cada sustancia presente en aire está asociada a un riesgo potencial sobre el trabajador, que está establecido por su valor límite o umbral. Diferentes son las denominaciones utilizadas por los países para referirse a ellos como ser Concentración Máxima Permisible (CMP), Valor Límite, Valor Umbral, TLV, etc.

Para adoptar un criterio común aquí utilizaremos el concepto de TLV establecido por la ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) de los EEUU ya que la consideramos como una referencia a nivel mundial en este aspecto. Este organismo en forma anual efectúa correcciones a las tablas vigentes y generadas por nuevos conocimientos de toxicidad, con la finalidad de reducir cada ves más las concentraciones adecuadas. Por qué esto debe ser así?. Muy sencillo. Porque las TLV están hechas para ser usadas en la práctica de la higiene como guía o recomendación en el control de los riesgos potenciales a la salud, NO SON UNA LINEA DEMARCATORIA ENTRE CONCENTRACIONES SEGURAS Y PELIGROSAS NI INDICES RELATIVOS DE TOXICIDAD. Este concepto tengámoslo presente a cada instante.

VENTILACION

En general podemos decir que se utilizan dos sistemas de ventilación:

1. Sistemas de impulsión: se impulsa aire al lugar de trabajo.
2. Sistema de extracción: eliminan contaminantes del lugar de trabajo manteniéndolo limpio.

Se debe tener presente que un programa completo de ventilación debe incluir a ambos sistemas. Además que la cantidad de aire que se extrae de un local debe ser igual a la cantidad que se impulsa al mismo, de lo contrario se pueden generar situaciones de presión más bajas o más altas que la atmosférica. Habrá situaciones que yo deseo generar esta diferencia de presión, por ejemplo en un quirófano, donde es conveniente que exista presión positiva (mayor que la atmosférica) para evitar el ingreso de agentes biológicos al mismo.

Otra forma habitual de clasificar la ventilación es según se realice por medios mecánicos o en forma natural.

En lo que respecta a la ventilación mecánica (o forzada) el aire es extraído o inyectado en los locales de trabajo por medio de ventiladores, sopladores, etc (es decir, por medios mecánicos)

La ventilación natural de locales se realiza por medio de una renovación del aire que se produce por la circulación a través de aberturas, chimeneas, cerramientos, fisuras, etc.

El movimiento del aire se produce por diferencias térmicas y de presión de origen natural o propias del proceso que se está ejecutando.

Al momento de decidir el sistema de ventilación a utilizar existen innumerables factores que se deben tener presente para su diseño. Por ejemplo, entre otros factores, nosotros podemos encontrar fuentes de generación de calor o procesos fríos, en un caso se puede aplicar una u otra, pero en los procesos fríos de generación de contaminantes es necesario utilizar un sistema de ventilación mecánica.

A su vez la ventilación natural puede ser general o localizada. Comúnmente la natural localizada se emplea en procesos calientes a través de campanas suspendidas o chimeneas.

La ventilación mecánica general se realiza a través de impulsores o extractores de aire con o sin conductos de aspiración o de distribución.

Cuando se utilizan los sistemas de extracción general para control térmico, el aire debe ser el adecuado a la temperatura esperada y recirculado, mientras que si se realiza dilución, la cantidad de aire que se utiliza para la mezcla debe ser tal que lleve la concentración del contaminante a los valores permitidos.

El aire extraído es volcado a la atmósfera. Debemos considerar aquí dos aspectos: primero, estamos observando el ambiente y las condiciones del lugar de trabajo en esta materia de Ventilación y segundo que estamos volcando al medioambiente contaminantes, es decir, que hacia fuera del local debemos considerar otra legislación y son otros los cuidados que debemos tener, por ejemplo depurar el fluido para retener contaminante y llevarlo a los valores que la legislación o cuota de contaminación nos lo permiten. Funcionalmente no podemos separar uno u otro, se complementan y trabajan juntos, pero en nuestra materia actuamos sobre las CyMAT.

Como adelantamos, los sistemas de extracción localizada se basan en la necesidad de capturar el contaminante sobre la fuente de generación.  Es más eficaz y se emplean caudales más reducidos, con ello los costos se reducen. Sin embargo siempre se debe buscar el equilibrio.

Los elementos básicos que componen un sistema de extracción localizada son:

VENTILACION GENERAL

Consiste en la inyección o extracción de aire de un local, zona o edificio. Su clasificación puede ser:

1. Ventilación de regulación térmica: se realiza el control de las condiciones de trabajo para ambientes cálidos o fríos, tendiente a la prevención sobre la salud del operario y mantenimiento de equipos.
2. Ventilación por dilución: se diluye el aire contaminado con la inyección de aire limpio con el objetivo de mantener los niveles que no afecten la salud (de acuerdo a normas), evitar incendios, explosiones, olores, etc.

Los aspectos o principios básicos que Ud debe considerar para el control de sistemas de ventilación por dilución son los siguientes:

• Considerar los TLV que establece anualmente la ACGIH o los establecidos en la legislación de su país, y determinar la cantidad de aire necesario para llevar la concentración del contaminante a una dilución adecuada. Existe un valor K de corrección que se evaluará más adelante.
• Los puntos de extracción deben estar en lo posible próximo a la fuente de generación.
• Los puntos de extracción e introducción del aire deben estar ubicados de tal manera que el operario se encuentre entre la entrada del aire y la fuente de contaminación (de frente a la fuente y de espalda a la entrada del aire). Esto permite alejar el contaminante del operario.

• El aire que ingresa debe tener una temperatura adecuada de acuerdo a la estación presente. El balance de masa debe estar equilibrado, es decir que tanto aire debe ingresar como aire salió.
• No debe ingresar al local el aire extraído. Para ello debe ser descargado lo más alejado posible (darle altura), tener cuidado con la existencia de ventanas próximas, etc.

Ventilación general (por dilución) protegiendo la salud del operario

Emplear la ventilación por el sistema de dilución para proteger la salud del operario, debe hacer frente a las siguientes limitaciones:

1. Generación del contaminante: esta no debe ser muy elevada ya que ello implicaría un caudal de aire elevado para lograr su dilución.
2. Las fuentes de contaminación deben encontrarse alejadas de los trabajadores o que la difusión del contaminante sea lo suficientemente alta para lograr concentraciones bajas, logrando mantenerse  de acuerdo a los TLV.
3. La toxicidad del contaminante debe ser baja.
4. El contaminante debe estar uniformemente distribuido.

En general se puede decir que ante la presencia de vapores orgánicos, este sistema encuentra su mejor aplicación, especialmente para aquellos cuyo TLV supera las 100 ppm. De allí la necesidad de contar con datos reales de generación de contaminante.
Cuando se introduce aire al ambiente de trabajo, estamos suponiendo que el mismo se encuentra limpio.  Así podemos establecer que:

Acumulación de Contaminante = Velocidad de Generación – Velocidad de Eliminación

Lo que se busca es el caudal de aire necesario para mantener los niveles de contaminante en la zona de seguridad. Pero si pensamos un poco no podemos decir que la mezcla es completa, sino que existen zonas de mayor y menor concentración (un gradiente de menor a mayor desde donde ingresa el aire limpio), esto hace necesario la introducción de un factor de seguridad, el factor K, y que corrige los TLV de cada sustancia.

Este factor K, que varía de 1 a 10 y es muy tenido en cuenta por los especialistas al diseñar el sistema, depende de lo siguiente:

1. Distribución del aire introducido y eficacia de la mezcla.
2. Toxicidad del contaminante generado.
3. Ubicación del trabajador respecto de la fuente.
4. Cantidad y ubicación de las distintas fuentes en el sector de trabajo.
5. Rendimiento de los equipos de ventilación forzada.

Otro problema que se nos presenta cuando pretendemos determinar el caudal de aire limpio para mantener los niveles del contaminante por debajo del TLV, es el hecho de que prácticamente en casi todas las oportunidades encontramos mezcla de ellos y no un solo contaminante. Esto representa un problema, por qué?. Aquí se nos presenta el concepto de aditividad o no de los contaminantes entre sí. Es decir, si son aditivos los efectos sobre la salud se pueden potenciar y debo considerar este detalle muy importante, ni no lo son debo considerar sus efectos individuales.

Las técnicas del cálculo de caudal varía según se trate de contaminantes aditivos o no. En ausencia de información debo considerar el más perjudicial, es decir, aditivos.

Ventilación general (por dilución) previniendo explosiones e incendios

Existen situaciones en las cuales la característica de la sustancia química que se está utilizando presente propiedades tales como volatilidad, combustibilidad, etc, que lo hacen favorable a la ocurrencia de explosiones, incendios, etc. En general se trata de disolventes, muy utilizados en varias actividades laborales.

Lo que buscamos con la ventilación general por dilución es disminuir la concentración de los vapores del contaminante de tal manera de llegar al 25 % del valor establecido como Límite Inferior de Inflamabilidad (LII) determinado para cada sustancia y que lo podemos encontrar en abundante bibliografía como ser la publicación Nro 86 de la National Board of Fire Underwriter’s. Es razonable el siguiente criterio: como los TVL son menores a los LII, si se encuentra personal presente cumpliendo con el primero ya soluciono el problema de incendios y explosiones, pero para locales cerrados o aislados, cumplir con los LII es fundamental y en general se aplicarán en esta situación.

No solamente en locales debemos controlar los valores determinados del LII para las sustancias utilizadas o generadas en los distintos procesos, sino también en conductos de ventilación, chimeneas, secaderos cerrados, etc. Estos son espacios en que el especialista debe cuidadosamente determinar, en función de las sustancias utilizadas y del o de los procesos empleados en las distintas actividades. No debemos descuidar este detalle fundamental, porque las consecuencias humanas y materiales que trae aparejado un incendio o una explosión pueden llegar a ser gravísimas.

Cuando se trabaja comparativamente entre TLV y LII debe considerarse que la primera se expresa en ppm (partes por millón) mientras que los segundos se expresan en porcentajes (partes por 100). Un ejemplo es el siguiente: el LII del Xileno es 1 % (serían 10000 ppm) mientras que el TLV de la misma sustancia es de 100 ppm.

Otro detalle importante a tener en cuenta es que el LII de mezclas de vapores en aire disminuye a temperaturas elevadas (a partir de los 120 ºC), por lo tanto se modifica dicho valor en el orden del 30 %.

Ventilación general frente al riesgo térmico

Si nos encontramos en la situación de que el riesgo térmico es importante en la actividad laboral, la ventilación general por dilución es una herramienta válida para revertir esa situación. Recordemos que riesgo térmico puede ser por excede de calor o frío, en ambas situaciones debemos actuar sobre las CyMAT. Buscamos primariamente lograr una situación de confort en el puesto de trabajo, eliminando molestias y posibles riesgos a la salud.

Pensemos que cuando el operario se encuentra en una situación donde el organismo pierde su capacidad de defensa frente a la carga térmica existente, se entra en riesgo del estrés térmico y con ello la ocurrencia del accidente, pérdida de productividad y el riesgo de enfermedades profesionales agudas o crónicas.

Son muchas las variables que se deben analizar para lograr el diseño de un sistema de ventilación (fuera del alcance de este curso) que es necesario contar con especialistas para ello. Se requiere entre otros puntos, efectuar un estudio fisiológico para determinar el estrés térmico potencial del personal involucrado, caudal de aire, velocidad, humedad, temperatura y forma en que se hará la distribución en el sector a actuar.

Un estudio en profundidad para el diseño de un sistema de ventilación de este tipo se lo hallar en el  Nro 86-113 de la publicación de la NIOSH titulado “Criteria for Recommendad Standart, Occupational Exposure to Hot Environments”.
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En un ambiente con elevada temperatura y humedad es posible la utilización de un sistema de ventilación por extracción, pero se requiere el ingreso de aire más frío. En la medida de lo posible es conveniente la utilización de un sistema localizado para la extracción, esto evitará la distribución del calor por el sector de trabajo. Sería conveniente, complementado lo anterior, encerrar la fuente de calor. Si las fuentes de generación de calor son muchas, se deberá adoptar un sistema de ventilación generalizada.
Recuerde que debo proteger al trabajador de la fuente térmica, y que la circulación de aire en el local favorezca las corrientes de convección natural.

VENTILACION LOCALIZADA 

Cuando se está frente a una sustancia química que representa un cierto riesgo por su grado de toxicidad, sin duda que un sistema de extracción localizada es la mejor opción porque capta el contaminante antes de que este invada el local de trabajo.

La captación del contaminante se realiza esencialmente por medio de la campana que tiene la particular de lograr un flujo de aire hacia ella.

Tengamos en cuenta que los contaminantes pueden encontrarse en forma de gases, vapores, humos o partículas de polvo.

Dentro de los distintos sistemas de ventilación localizada podemos encontrar:

• Sistema de extracción y tratamiento independiente en cada fuente.
• Sistema de conductos de ramales múltiples de alta velocidad
• Sistemas de baja velocidad
• Con cámara de sedimentación
• Mediante el confinamiento de los equipos del proceso.

En el momento de captura del contaminante, la velocidad el aire que ingresa a la campana debe ser tal que venza el movimiento del aire contaminado (originado en la fuente) y además las corrientes erráticas (corrientes del aire que se encuentran en el local y producidas por movimientos de persona, vehículos, aberturas, etc).

Las configuraciones que pueden llegar a tener las campanas son muy variadas y se adaptan a cada diseño en particular. Sin embargo es posible llagar a clasificarlas en dos grandes grupos:

• Cabinas
• Campanas Exteriores

Existen algunos factores generales para la determinación de la campana a generar:

• Mecanismo de generación del contaminante.
• Posición relativa  entre trabajador y equipo.
• Características físicas del equipo y dimensiones del local.

Cabinas

Una cabina es paralelepípedo que tiene la particular de encerrar parcial o totalmente la fuente de emisión del contaminante.

La cabina para procesos confinados es aquella que cierra totalmente la fuente contaminante, en este caso la masa de aire que se requiere para el control es mínima.

En cabinas de procesos confinados la velocidad del aire de ingreso es función del proceso y de la toxicidad del producto.

La cabina parcialmente cerrada se puede observar en laboratorios o en talleres de pintura.

En general se puede decir, que la cabina será el tipo de campana a seleccionar, siempre que el proceso y disponibilidad de espacio lo permitan.

Campanas exteriores

Son aquellas campanas que controlan los procesos contaminantes pero fuera de los límites físicos de la fuente, es decir, no la encierran.

Dentro de los diferentes diseños que se pueden adoptar encontramos las campanas suspendidas (tipo Dosel) sobre fuentes en general calientes ya que el contaminante ascenderá por la densidad menor del aire. También encontramos campanas de extracción lateral, en general sobre tanques abiertos (cubas de inmersión e inclusive pueden ser de extracción lateral contrapuestas (ambos lados de la fuente. Sin duda que el diseño a realizar por el especialista dependerá del grado de generación de la fuente, características físicas del contaminante en aire, su toxicidad, etc.

Un diseño que se suele utilizar en campanas exteriores son las de impulsión-extración en donde un chorro de aire es inyectado a la fuente generadora pero en dirección a la campana de extracción.

Algunos de los diseños expresados podemos observarlos en los siguientes gráficos:

Con respecto a los conductos, podemos decir que su función es la de transportar al aire contaminado desde la campana hasta la fuente de tratamiento (equipos de depuración) y posteriormente volcar el fluido al medioambiente. No descuidemos que también los podemos utilizar para inyectar aire limpio dentro del local de trabajo (puede ser natural, de refrigeración o de calefacción)

Estos pueden ser de forma circular (los más usados) y también de forma rectangular. La determinación estará a cargo del diseñador (especialista) del sistema de ventilación. Los procesos de cálculo varían si se trata de una u otra forma del conducto.

Equipos de tratamientos

Los equipos de tratamiento, generalmente llamados depuradores tienen por función eliminar el contaminante del aire o llevarlo a niveles aceptables de concentración, en su ingreso al medioambiente.

El número de equipos existentes para la tarea es elevado y su selección depende de la eficacia buscada, las característica físicas del contaminante y la concentración del mismo que se encuentra dentro del conducto de eliminación.

Equipos para captación de polvos:

• Precipitadores electrostáticos
• Filtros de tela
• Lavadores de gases (o depuradores húmedos)
• Torres de lavado
• Precipitador dinámico húmedo
• Lavador húmedo de rendija
• Venturi.

• Separadores centrífugos:
• Por vía seca
• Por vía húmeda

• Separadores por gravedad
• Separadores inerciales
• Precipitador dinámico
• Ciclón

Con respecto a la necesidad de eliminación de nieblas, los equipos mencionados hasta ahora se pueden utilizar, ya que las características aerodinámicas de las nieblas se la puede comparar con las partículas sólidas.

Una torre de relleno es una forma adecuada para lograr la separación de gases vapores y nieblas.

Existen equipos específicamente diseñados para la separación de vapores o gases y se pueden clasificar según su principio de funcionamiento:

• Adsorción
• Absorción
• Oxidación catalítica
• Oxidación térmica
• Incineración

• ASPECTOS MEDICOS

Aparte de sus funciones benéficas, los sistemas de ventilación pueden servir de albergue a gérmenes patógenos, dado que le crean un ambiente propicio para su crecimiento. Estos pueden provenir del agua de humidificación, del aire externo o de los aerosoles producidos en el aire interior reciclado.-

Las alteraciones médicas se presentan bajo dos formas:

-Reacciones alérgicas (asma, rinitis, etc.)
-Legionellosis
Tipo gripal, benigna
Tipo neumónica, más grave, hasta mortal.

Se puede realizar prevención al:

• Evitar la reentrada de aerosoles producidos en las torres de refrigeración
• Mantener la presión dentro del edificio ligeramente elevada
• Suministrar suficiente aire fresco
• Colocar la cantidad y calidad de filtros adecuados. Cambiarlos periódicamente.
• Evitar la acumulación de agua mediante drenajes correctos
• Preferir humidificadores de vapor seco
• Mantener la HRA por debajo del 70%
• Tener mantenimiento continuo

• LEGISLACION VIGENTE

En lo que respecta a la República Argentina, la Ley Nacional 19.587 de Higiene y Seguridad en el Trabajo del año 1972, a través de su Decreto Reglamentario Nº 351/79, en el Título IV Capítulo 11 – Ventilación establece escasos conceptos a tener en cuenta para mantener las condiciones ambientales del puesto de trabajo en forma tal que no perjudique la salud del trabajador. No refieren en ningún momento al Anexo III correspondiente al artículo Nº 61 de la Reglamentación aprobada por Resolución Nº 444 y que establece las CMP (Concentraciones Máximas Permisibles) en nuestro país.

CONCLUSIONES

Habrá descubierto ya para esta altura del desarrollo de la materia, que es de aplicación específica de especialistas preparados para ello. El diseño de sistemas de ventilación requieren de un detalle minucioso y cuidado de innumerables aspectos, que en manos de inexpertos puede traer aparejado grandes erogaciones de dinero y consecuentemente la inexistencia de condiciones y medioambiente de trabajo adecuadas a las leyes y necesidades humanas.

Sepa usted que ha recibido una introducción al tema y sabe que observar en los distintos puestos de trabajo y obrar en consecuencia. Recurra siempre al especialista, no trate por sus propios medios de diseñar sistemas, sea cuidadoso, su salud y la de sus empleados, si los tiene, corren serio peligro, más aún si el contaminante tiene toxicidad elevada.

Esta materia permite corregir condiciones y medioambientes laborales, pero sepa que lo que extrae lo está volcando al medioambiente, límpielo y llévelo a los valores establecidos por legislaciones ambientales de sus países. Recuerde: usted y su familia viven en ese medioambiente.