Principales mtodos utilizados para la medida de la concentracin del polvo y su peligrosidad en los

lugares de trabajo JOSE MANUEL CACERES HERNANDEZ

Tcnico-Qumico del Instituto de Medicina, Higiene y Seguridad del Trabajo. Madrid.

RESUMEN

El polvo, considerado como tactor nocivo para la higiene, puede dividirse en cuatro categoras: a) Polvos fibriigenos,, b) Polvos txicos e irritantes, c) Polvos poco agresivos e inertes, y d) Polvos explosivos. Se hacen comentarios acerca de la determinacin de la peligrosidad del polvo, y se descrilje la frmula dada por el Silikose-Forschung s Institut.

Tambin se describen los aparatos ms usados para la toma de muestras de polvo atmosfrico y los mtodos para la valoracin del mismo.

SUMMARY

Dusts as an industrial hazard can he divided into four groups: a) Fibrosis-producing dusts, b) Toxic and irritant dusts, c) Inert dusts, and d) Explosive dusts. Comments are made on the determina-tion of harm fulness of a dust, and a formula given by the Silikose-Forschungs Institut is described.

A description is also given of the most widely used dust-sampling apparatus and methods for dust evaluation.

L Introduccin.

Se denomina polvo a las partculas slidas en suspensin en la atmsfera. Estas partculas, de tamao variable, pueden ser micro o macroscpicas y estar forma-das por una gama infinita de materias entre las que predominan los minerales. El polvo puede producirse por procesos mecnicos, tales como la trituracin, perfora-

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cin, soplado, sacudimiento, etc., o por la accin del calor, por combustin, subli-macin y condensacin, como ocurre con los humos formados por pequesimas partculas slidas de tamaos inferiores a una miera.

Cuando hablamos de la peligrosidad del polvo, generalmente nos referimos a las distintas neumoconiosis que puede producir la inhalacin de los mismos, entre

FiG. LConmetro.

las que ocupa un lugar muy destacado la silicosis, producida por polvos que con-tienen slice libre. No obstante, pueden producir otros riesgos y as podremos clasi-ficar los polvos industriales, segn su toxicidad, en cuatro grandes grupos: I.*' Pol-vos fibringenos. 2. Polvos txicos. 3. Polvos poco agresivos o inertes. 4. Polvos explosivos. Inclumos entre los polvos fibringenos la slice (silicosis) los silicatos (silicatosis, entre ellas la asbestosis) mezcla de ellos con carbn (antracosis compli-cadas y antracosilicosis), cemento, tierras diatomceas, hierro, ferrosilicio, siliciuro de calcio, etc. Entre los polvos txicos figuran minerales, como los de plomo, man-ganeso, arsnico, cromo, vanadio, teluro, zirconio, cobre, berilio, materias radiacti-vas y polvos de xido de cinc (que con los de xido de plomo, manganeso y cobre son capaces de producir la llamada fiebre de los fundidores) y polvos vegetales (de madera: reacciones alrgicas y seudoalrgicas) y de algodn y lino (fiebre de los molinos de fibras). Entre los polvos inertes o poco agresivos, capaces de producir unas simples irritaciones de la piel y mucosas y otras seudoneumoconiosis no ma-

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lignas, citaremos los carbonatosde calcio y magnesio (piedra caliza, dolomita, mag-nesita, etc.), el yeso, el aluminio puro, el hierro sin slice, la baritina o sulfato de bario, el yute, el bagazo de la caa de azcar, el camo (cannabosis), el estao, el azufre, el grafito, el carbn vegetal (grafitosis, antracosis simple) y los polvos animales (de cerdas, cueros, huesos, pluma, seda, etc.). Los polvos explosivos son de variada naturaleza dependiendo su explosividad del tamao y estructura fsico-qumica de las partculas ; figuran en primer lugar el polvo de carbn bituminoso, pero pueden incluirse en este grupo la harina, almidn, cacao, polvo de jabn, polvo de corcho, el aluminio atomizado y pulverizado, el antimonio y manganeso, el mag-nesio, cadmio, xido de cinc, circonio y los plsticos y resinas sintticas.

Dada la gran variedad de industrias que trabajan con sustancias pulvgenas, se comprende fcilmente que son muchos los trabajadores expuestos a la accin de los polvos. En Espaa se calcula que son ms de 250.000 los obreros que trabajan en industrias que pueden producir polvo de cierta peligrosidad.

i K

m FIG. 2.Impinger.

IL Peligrosidad del polvo.

Con objeto de estudiar la peligrosidad de los polvos, los agruparemos en los dos grupos ms importantes de los estudiados antes : a) Polvos txicos. Su peligrosidad depende fundamentalmente de : Su constitucin qumica y su concentracin, expre-sada esta ltima generalmente en peso por unidad de volumen (miligramos o gam-

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mas por metro cbico). La determinacin de esta concentracin se hace general-mente siguiendo los mtodos indicados para el componente respectivo de carcter txico. La recogida de muestras es bastante similar a la que estudiamos a conti-nuacin.

h) Polvos fibringenos. La peligrosidad de los polvos fibringenos depende de tres factores fundamentales: Concentracin, que se puede expresar por peso en unidad de volumen, o por nmero de partculas por unidad de volumen; constitu-cin qumica y mineralgica y finalmente tamao de las partculas. En cuanto a la concentracin que pudiramos considerar peligrosa para un puesto de trabajo, vara muchsimo segn la constitucin qumica y el tamao (as, por ejemplo, para ta-maos inferiores a cinco mieras la concentracin mxima tolerada para polvo con un alto contenido en slice libre es de 175 partculas por centmetro cbico, mientras que para polvos que no contengan slice se admiten hasta 1.750 partculas). En cuan-to a la constitucin qumica podemos decir que el factor que determina la peli-grosidad es el contenido en slice libre en sus diversas formas mineralgicas, hasta tal punto que no slo influye por su contenido, sino que la peligrosidad de otros componentes depende en parte del contenido en slice libre que le acompae. Como ejemplo vamos a dar una frmula de peligrosidad en cuanto a la produccin de silicosis dada por el Silikose-Forschungs Institut, de Alemania: SI cuarzo como causante principal de la silicosis, contiene el factor "1", o sea la parte encontrada de cuarzo se multiplica por 1. Feldespato y mica ocupan un puesto especial con

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FiG. 3.Micrmetro con cuadrcula.

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relacin a la parte de cuarzo y tienen un factor de clculo que, en caso de faltar el cuarzo es "0,3" ; con contenido de cuarzo hasta el 25 por 100 "0,7". Sustancias arcillosas son "0,2" ; carbones minerales "0,1" ; esparto calizo "O'O".

El valor del polvo se saca multiplicando el % de cada uno por su factor. Para la determinacin de la peligrosidad se multiplica el valor del polvo por

los miligramos que hay por metro cbico y el resultado se divide por diez. En el rgimen interno del Silikose-Forschungs Institut, se realizan valoraciones

de tal modo que cifras de peligrosidad por debajo de 25 son absolutamente insig-nificantes, entre 25 y 50 bastante insignificantes; entre 50 y 100 interesan slo des-pus de largo perodo de desarrollo y por encima de 100 se consideran crticas.

En cuanto al tamao de las partculas, se puede admitir en trminos generales que la peligrosidad es inversamente proporcional al tamao de las partculas, es decir, que cuanto ms pequeas son ms peligrosas ; esto se explica considerando que las partculas mayores son retenidas por las vas respiratorias altas y las ms finas llegan hasta el pulmn donde se sedimentan. Parece admitido que los tamaos de mayor peligrosidad son los comprendidos entre 0'5 y 2 mieras. No obstante, en la valoracin del polvo siempre tenemos en cuenta los tamaos comprendidos entre 5 mieras y el lmite de visibilidad del microscopio, que con contraste de fases puede llegar hasta 0'2 mieras.

III. Mtodos de valoracin del polvo.

De lo anteriormente expuesto se deduce que los mtodos para la valoracin del polvo deben ser tales que permitan hacer la medida ms exacta posible de la con-centracin, el tamao y la constitucin qumica o sea en definitiva de la peligrosidad del ambiente.

Existe una gran variedad de mtodos y cada uno de ellos est fundado en pro-vocar la condensacin, sedimentacin, absorcin, floculacin elctrica, floculacin trmica, filtracin y choque sobre una superficie respectivamente del polvo exis-tente en forma de aerosol en la atmsfera que se investiga.

En este trabajo hacemos una breve descripcin de los mtodos ms utilizados para la toma de muestras y anlisis del polvo, empezando por aquellos que hemos utilizado con ms frecuencia.

Mtodos de filtracin.Son muchos los aparatos fundados en el proceso de la filtracin para recoger las muestras de polvo. La mayora de ellos consisten en hacer pasar el aire a travs de sustancias insolubles, tales como papej de filtro, algodn absorbente, tejidos de algodn, crisoles de 400 ch con asbesto, etc. Otros se fundan en hacer pasar el aire a travs de sustancias absorbentes solubles, tales como azcar,

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cido saliclico, naftalina, etc. Despus stas se han de disolver en lquidos ade-cuados, tales como agua, alcohol, ter, etc., en los que no se disolvern las partculas de polvo que se recogern filtrando estas soluciones por nitros previamente pesados o de cenizas conocidas. Entre estos dispositivos se encuentra el filtro automtico de Owens y el papel de filtro que por su sencillez y exactitud puede ser utilizado en cualquier laboratorio, ya que simplemente consiste en hacer pasar el aire a travs de un papel de filtro, de poro fino, colocado entre dos arandelas adaptadas a un asa especial. El polvo depositado en el papel puede fcilmente medirse y analizarse. Basados en este principio, nosotros disponemos de un aparato de la casa alemana Drage, que consiste en un mecanismo de aspiracin en forma de fuelle, cuya capaci-dad es exactamente de 100 ce. y en la boca de aspiracin tiene un soporte donde se adaptan exactamente las arandelas que contiene el papel de filtro ; despus de adaptado se dan una o dos emboladas en el ambiente pulvgeno y se guarda el papel con la muestra en un estuche adecuado. Estos papeles suelen ser de dos clases, unos que se hacen transparentes por la accin de un lquido adecuado (generalmente un polialcohol) y, por tanto, pueden observarse perfectamente al microscopio, donde se puede medir la concentracin, el tamao y en parte la constitucin mineralgica ; el otro tipo de papel se disuelve totalmente en un lquido adecuado^ con lo que te-nemos una suspensin de polvo que se analiza del modo que se indicar ms adelante.

Mtodos de impacto.^Estos se fundan en hacer chocar a gran velocidad un flujo de aire sobre una superficie fija debidamente preparada y de esta forma el polvo suspendido puede quedar fijado en esta superficie de choque. Los tipos ms impor-tantes de estos aparatos son el conmetro y el impactador, de Gneemburg-Smith, con sus modificaciones. Ambos aparatos son muy usados por nosotros en las valora-ciones de polvo.

Conmetro (fig. 1).Su fundamento es como sigue: Por medio de una bomba de mbolo de acero, es absorbido con gran rapidez un volumen de aire exactamente definido a travs de una tobera cnica. El fino chorro de aire obtenido de esta forma es proyectado verticalmente sobre un disco objetivo giratorio, fijado en su centro, provisto de una sustancia adhrente (vaselina), que permite la fijacin de 36 muestras de polvo. Al chocar el aire con el disco y tener que experimentar un cambio brusco de direccin, las partculas de polvo que lleva en suspensin quedarn adheridas al mismo, el cual, por simple rotacin, puede situarse en el campo de un microsco-pio, que lleva el aparato, cada uno de los impactos de muestras, y de esta forma puede observarse y medirse el nmero de partculas de polvo existentes en cada una de ellas. Para esta observacin el disco objetivo, en el campo que se observa, est dividido por un retculo en dos sectores opuestos de 18 grados cada uno. Se cuenta el nmero de partculas existentes en estos dos sectores, se multiplica por 10 y as tendremos el nmero total de partculas de polvo existentes en el volumen de aire

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aspirado por la bomba. La capacidad de la bomba de aspiracin puede ser variable. En el aparato que nosotros manejamos, de la marca Sartorius, el volumen aspirado puede ser de 2'5 de 5 c. c, dependiendo de la concentracin de polvo existente. Para tener una idea del tamao de las partculas, una de estas lneas que forman los sectores tiene otra paralela a ella y muy prxima, siendo la distancia entre ellas de cinco mieras. Como estas lneas paralelas atraviesan todo el campo visual, se puede dar idea de la proporcin de partculas que son inferiores a cinco mieras. Adems, en la boca de aspiracin lleva una rejilla metlica que no permite la entrada de polvo grueso. Algunos de estos conmetros, como el que nosotros manejamos, tienen una cmara de sedimentacin cuyo objeto es que una vez expuesto en el ambiente pulvgeno se cierra la campana y no se dispara el mbolo hasta que no ha transcurrido un tiempo prudencial (de 30 a 40 segundos) para que se deposite por sedimentacin el polvo ms grueso y entonces tenemos la seguridad de que el polvo recogido es todo peligroso por su tamao. '

FiG. 4 . T y nd alo SCO pi.

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Cuando se analiza una mezcla de polvo mineral y orgnico, tambin puede me-dirse la proporcin de cada uno de ellos siguiendo el siguiente procedimiento; primero se mide el polvo total recogido sobre la placa, despus se coloca la placa en un horno a unos 400-500C con lo que se quema el polvo orgnico (carbn) y al hacer nueva observacin se tendr slo el polvo mineral. Cuado sea necesario calentar las placas a ms de SOO^C stas deben ser de cuarzo.

Impactador de Greemhurg-Smith (Impinger) (fig. 2). E^s el instrumento stan-dard en los Estados Unidos para la toma de muestras de polvos y vapores, tales como los de plomo y mercurio. Este dispositivo se funda en hacer entrar el aire a gran velocidad a travs de un tubo con el orificio de salida muy estrecho. Este chorro de aire choca inmediatamente con una placa de vidrio, que est sumergida en el lquido que acta de medio de absorcin, el cual suele ser agua, alcohol, o si se trata de vapores metlicos, un cido adecuado, all quedan retenidas las partculas de polvo o vapores, y a partir de esta solucin puede hacerse el recuento o el anlisis de los mismos. La aspiracin del aire se realiza por cualquier dispositivo adecuado (bomba de mano, aspirador elctrico, etc.) conectado con el tubo de sa-lida del impinger, naturalmente, provisto de un contador del volumen del gas.

Para determinar las partculas de polvo retenidas en el lquido, se toma un pequeo volumen del mismo despus de agitado y se coloca en una cmara cuenta-clulas de un microscopio, se cuenta el nmero de partculas existentes en la misma y de ah se calcula el nmero total en el volumen de gas absorbido. Tambin puede evaporarse al bao Mara sobre cpsula tarada y calcular el peso de polvo recogido en la muestra. Sobre este residuo puede hacerse la medida del tamao de las partculas utilizando un micrmetro (fig. 3) adecuado, y si se utiliza un microscopio petrogrfico (con luz polarizada) puede investigarse en parte la cons-titucin mineralgica del polvo. Generalmente se utilizan microscopios con con-traste de gases, con objeto de poder investigar las partculas ms finas.

Tyndaloscopio (fig. 4).Otro de los aparatos utilizados para medir la cantidad de polvo en la atmsfera es el tyndaloscopio;, el cual es de muy fcil manejo. En su parte inferior se halla su fuente de energa, un acumulador, adems de la fuente de luz, una bombilla especial y el mecanismo de ajuste. La luz se dirige de tal forma que parte de la misma entra! en la cmara de polvo, produciendo all el cono Tyndall. Una parte de la luz se lleva como luz de comparacin a dos prismas nicoles. El ngulo en que se cruzan los nicoles puede leerse en una escala. Debido al polvo contenido en la cmara se produce una luz diseminada cuya claridad depende de la cantidad de polvo. Esta claridad se mide cruzando los nicoles en el campo de comparacin hasta que los dos semitrculos del tubo de observacin estn en la misma claridad. Con poco polvo, el semicrculo correspondiente tendr un aspecto oscuro; el aumento de claridad indica una mayor proporcin de polvo

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en la cmara de observacin. Para concentraciones muy elevadas puede ampliarse el rea de medida por adicin de un filtro de debilitacin. El tcnico en mediciones de polvo slo tiene que producir la igualdad de iluminacin en los dos semicrculos y leer el ngulo de cruce en la escala. Por otra parte, por medio del microscopio de polarizacin se determina la proporcin de polvo mineral en la muestra. Con estas dos medidas y por medio de unas tablas que acompaan al aparato se halla la peligrosidad correspondiente al ambiente pulvgeno. Hay que tener en cuenta que este aparato da una peligrosidad relativa y solamente tiene valor para compa-rar puestos de trabajo entre s, pero no existe una relacin entre esta peligrosidad y la determinada por otro mtodo de los descritos anteriormente.

Aparte de stos, existen otros muchos aparatos diseados para la toma de mues-tras y anlisis de polvo, como el precipitador trmico, el precipitador elctrico, el impactador de cascada, etc., pero todos tienen un fundamento semejante a los aparatos aqu descritos.

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