manual ventilacion

ESCUELA SUPERIOR DE SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL

MANUAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA VENTILACIÓN

PROFESOR: LIC. DANIEL LUIS SEDÁN

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TÉCNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

Ventilación

ÍNDICE

Programa de la materia ……………………………………………………………. 3

Introducción……………………………………………………………………….…... 8

Mapa conceptual de la materia ………………………………………………..…… 9

Unidad 1…………………………………………………………………………..…..10

Unidad 2………………………………………………………………………….……15

Anexo 1…………………………………………………………………………….… 27

Unidad 3……………………………………………………………………………... 43

Unidad 4……………………………………………………………………………... 51

Unidad 5……………………………………………………………………………… 76

Anexo 2 ……………………………………………………………………………..110

Unidad 6 ..………………………………………………………………………….. 126

Anexo 3 ……………………………………………………………………………. 134

Unidad 7 ..….………………………………………………………………………. 159

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Ventilación

ESCUELA SUPERIOR DE SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL (A-706)

CARRERA: TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

CURSO: SEGUNDO AÑO CICLO LECTIVO: AÑO 2007 ASIGNATURA: VENTILACIÓN OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Que el alumno logre: Conozca y desarrolle las técnicas adecuadas para la solución de las

problemáticas inherentes a la ventilación y control de la contaminación

en los ambientes laborales.

Adquiera los conocimientos básicos para el desarrollo de la determina-

ción precoz y del control de los agresores físicos, químicos y biológicos

en los ambientes laborales que permitan tomar las acciones técnico pro-

fesionales tendientes a preservar la salud de los trabajadores. NÚCLEOS TEMÁTICOS:

UNIDAD 1: DEFINICIONES DE UNIDADES DE CALOR 1.1 Temperatura en grados centígrados. Calor en calorías. Temperatura de bul-

bo seco. Temperatura de bulbo húmedo. Temperatura de globo.

1.2 Humedad relativa al ambiente. Humedad absoluta. Temperatura de punto

rocío. Temperatura efectiva.

1.3 Composición del aire. Aire confinado. Olores del cuerpo. Índice de viciación.

movimiento del aire.

UNIDAD 2: CLASIFICACIÓN DE AGRESORES 2.1 Contaminación del aire. Polución del aire.

2.2 Clasificación de los contaminantes químicos.

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2.3 Comparación entre higiene industrial y contaminación atmosférica.

2.4 Toxicología industrial. Toxicidad química. Tipos de intoxicaciones.

UNIDAD 3: UNIDADES USADAS EN CONTAMINACIÓN 3.1 Factor de adición.

3.2 límites de exposición a contaminantes en el aire.

3.3 Correlación entre IEB y LMP.

UNIDAD 4: TÉCNICAS DE MUESTREO 4.1 Evaluación del riesgo personal. Toma de muestras.

4.2 Instrumentos de medición. Medición de temperatura. Medición de humedad.

Medición de temperatura radiante. Medición de velocidad del aire.

4.3 Campos de aplicación.

4.4 Instrumentos de medición.

4.5 Filtros.

4.6 Muestreo de gases.

UNIDAD 5: CONTRROL DE LOS AGRESORES 5.1 Sustitución

5.2 Modificación en los procesos

5.3 Control en la fuente de contaminación. Métodos húmedos

5.4 Aislamiento.

5.5 Buen mantenimiento. Limpieza.

5.6 Ventilación industrial.

5.7 Ventilación forzada o aspiración localizada.

5.8 Cámaras de sedimentación ciclones.

5.9 Separador de polvos inerciales.

5.10 Filtros de tela. Filtros impregnados de aceite. Filtros de papel. Filtros de

aspersión. Filtros de malla.

UNIDAD 6: CARGA TÉRMICA 6.1 Condiciones hidrotérmicas: factores intervinientes.

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6.2 Consideraciones fisiológicas.

6.3 Decreto Reglamentario 351/79 de la Ley 19.587.

6.4 Evaluación de la carga térmica.

6.5 Criterios de corrección.

UNIDAD 7: EFLUENTES INDUSTRIALES

7.1 Desagües industriales.

7.2 Efluentes líquidos.

7.3 Agua potable: Riesgos eléctricos. Abastecimiento de agua para uso indus-

trial. Uso de agua con fines agropecuarios. Daños a la pesca. Prácticas re-

creativas.

7.4 Métodos correctivos: De los desagües cloacales. De los desagües indus-

triales.

7.5 Decreto 2125/78 de O.S.N. Régimen de cuotas de resarcimiento por con-

taminación.

7.6 Ley 5965 de la Provincia de Buenos Aires. Ley de Protección a las Fuentes

de provisión y a los cursos y cuerpos receptores de agua y a la atmósfera.

UNIDAD 8: RIESGO HIGIÉNICO

8.1 Conceptos y elementos del riesgo higiénico.

8.2 Contaminantes químicos: Propagación de gases y vapores. Clasificación

por su efecto en el organismo humano. Clasificación por la forma de pre-

sentarse.

8.3 Contaminantes físicos.

8.4 Contaminantes biológicos.

8.5 Vías de entrada de los contaminantes en el organismo.

8.6 Comportamiento de los contaminantes en el ambiente laboral.

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Ventilación

UNIDAD 9: CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

9.1 Definición de carga térmica.

9.2 Tasa de flujo de calor.

9.3 Consideraciones iniciales de diseño. Métodos de cálculo. Método seleccio-

nado. Desarrollo del método. Condiciones de evaluación. Condiciones exte-

riores de diseño.

9.4 Momento del día con carga pico de enfriamiento.

9.5 Ganancia de calor por radiación solar a través de vidrios. Ganancia de calor

a través de componentes estructurales. Concentración de personas como

base de diseño. Ganancias de calor originadas por equipos. Ganancia de

calor por infiltración y ventilación.

9.6 Tipos de intercambio de aire. Ventilación y cargas térmicas. Ventilación y

calidad de aire.

UNIDAD 10: VENTILACIÓN DE LOCALES

10.1 Criterios para estándares de ventilación de interiores.

10.2 Calidad del aire interior.

10.3 La unidad decipol.

10.4 Cálculo de la ventilación requerida.

10.5 Ventilación requerida para confort.

BIBLIOGRAFIA OBLIGATORIA:

• Instituto I.A.S. Manual de la asignatura Higiene industrial de la carrera Técni-

co en Higiene y Seguridad Industrial.

• Instituto I.A.S. Manual de la asignatura Control de la contaminación de la

carrera Técnico en Higiene y Seguridad Industrial.

• Instituto I.A.S. Manual de la asignatura Ventilación de la carrera Técnico en

Higiene y Seguridad Industrial.

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BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA:

• I.A.S. Manual de Seguridad e Higiene en el Trabajo. 1978

• MAPFRE. Manual de Higiene Industrial. 1983

• CIAS-MAPFRE. Manual de Prevención de Accidentes para Operaciones

Industriales. 1974

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INTRODUCCIÓN

En este manual el alumno encontrará el desarrollo de 10 unidades. Cada uni-

dad comienza con:

• El planteo de sus objetivos

• Un cuadro conceptual organizador de los conceptos centrales desarro-

llados en la misma.

A continuación se plantea el contenido y se proponen diferentes actividades

para promover un análisis en profundidad.

Luego se presenta un Trabajo Práctico, el cual es opcional. Si el alumno

desea puede acordar con el docente-tutor para que esta actividad sea evalua-

da. Se sugiere que la realización del mismo debido a que tiene carácter de au-

toevaluación.

Al finalizar cada unidad el alumno encontrará una serie de preguntas que per-

mitirán una autoevaluación integradora respecto de su proceso de aprendiza-

je.

La evaluación de la materia consta de dos instancias:

- Un primer examen parcial, que será llevado a cabo en el transcurso del

mes de Septiembre.

Este consistirá en un Trabajo Práctico sobre los temas vistos.

- Un examen final, que estará en condiciones de rendir cuando haya

aprobado el examen parcial y cumpla los requisitos de la materia.

CRONOGRAMA: Este cronograma es una guía que lo ayudará a secuenciar el estudio de esta materia para llegar al examen parcial y final en el tiempo estimado.

AGOSTO SEPTIEMBRE NOVIEMBRE OCTUBRE UNIDAD I, II y III

UNIDAD IV y V

* Examen parcial

UNIDAD VI, VII y

VIII

UNIDAD IX y X

* Examen final

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Cuadro conceptual de la materia

CONTAMINACIÓN

Clasificación se-gún los agreso-

res

Control de los agresores

Técnicas de muestreo

Evaluación del riesgo personal

Condiciones higrotérmicas

Carga térmica

AIRE

Ventilación industrial

AGUA

Efluentes industriales

SUELO

Residuos varios

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UNIDAD 1

DEFINICIONES DE UNIDADES DE CALOR

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UNIDAD 1: DEFINICIONES DE UNIDADES DE CALOR

OBJETIVOS: Al finalizar el estudio de esta unidad el alumno será capaz de:

• Conocer las diferentes unidades relacionadas en Higiene Industrial

• Aplicar satisfactoriamente las diferentes unidades en las diversas situa-ciones

• Comprende la composición y el movimiento del aire

Cuadro conceptual de la unidad:

Temperatura en ºC

Calor en calorías

Temperatura de bulbo seco

Temperatura de bulbo húmedo

Temperatura de globo

Temperatura de punto rocío

Temperatura efectiva

Aire confinado

Composición del aire

Índice de viciación

Movimiento del aire

Humedad Relativa

Unidades

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Definiciones de unidades de calor Unidad de temperatura en °C: Un grado centígrado es la centésima parte del intervalo standard de temperatura entre los puntos de congelación y ebullición del agua a 1 atmósfera de presión. Unidad de calor en calorías: Un gramo caloría constituye la medida standard de calor y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura en 1° C de 1 gramo de agua a presión constante. Temperatura de bulbo seco: Es la temperatura del aire tomada con un termó-metro de bulbo seco en C°. Temperatura de bulbo húmedo: Es la temperatura en C° del aire tomada con un termómetro cuyo bulbo está recubierto con una gasa húmeda y sobre el cual el aire del recinto circula rápidamente (30 m/min.). La temperatura del bulbo húmedo será igual que la de bulbo seco cuando el aire esté totalmente satura-do con vapor de agua. Temperatura de globo: Representa la temperatura radiante que se mide con un termómetro de globo en C°. Humedad relativa ambiente: Es la relación entre la humedad presente en el aire y la cantidad que existiría si el aire estuviese completamente saturado con va-por de agua (%) volumen en volumen. Humedad absoluta: Es la cantidad de humedad presente en el aire expresada como peso de vapor de agua por unidad de volumen de espacio ocupado. Uni-dad gramo s/m3 (peso en volumen) Temperatura de punto de rocío: Es la temperatura a la cual el vapor de agua contenido en el aire se satura 100%. Es función de la presión parcial de vapor exclusivamente. Temperatura efectiva: La temperatura efectiva dependiente de la temperatura de bulbo seco y de la humedad relativa ambiente está definida como un índice arbitrario del grado de calor o frío que siente el cuerpo humano en respuesta alas condiciones de temperatura y humedad y movimiento del aire. Fueron concebidas como escala de confort. El método de determinación es experimen-tal y subjetivo, determinado sobre un cierto número de personas expuestas a las condiciones climáticas del ensayo y a sus reacciones con respecto a la sensación de comodidad e incomodidad. 20 °C TBS y 70 % HRA 21 " y 50 " 22,22 " y 30 " 23,88 " y 10 "

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18,8 " y 100 ", producen la misma sensación tér-mica. Composición del aire: La composición en volumen del aire es aproximadamen-te 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno. Se encuentran presentes también an-hídrido carbónico, argón, neón, helio y contiene también un porcentaje variable de vapor de agua. En los edificios habitados, la atmósfera es modificada por las funciones corpo-rales de sus ocupantes y sus actividades. Aire confinado: En los locales más ventilados donde se reúnen gran cantidad de personas, los productos tóxicos que se desprenden de los cuerpos de aque-llas vician el aire respirable, alteran su composición, modifican la proporción de sus elementos normales y le comunican un olor muy particular. Alterado de es-ta manera se dice que el aire está confinado. Como consecuencia del proceso respiratorio el aire confinado registra, con respecto al aire normal disminución de oxígeno, aumento de anhídrido carbónico, cloruro de sodio y exceso de agua, gases diversos entre los que resalta el hidrógeno sulfurado. Olores del cuerpo: El enrarecimiento perceptible en el aire de las habitaciones ocupadas por un grupo de personas es debido a las sustancias orgánicas, las cuales se incrementan donde la higiene personal es deficiente, tales olores son una polución indeseable. Estos olores no tienen efectos venenosos evidentes, no obstante pueden producir efectos perniciosos como ser: reducción del apeti-to, sensación de náuseas, dolor de cabeza. La renovación del aire fresco debe ser la necesaria como para eliminar estos olores. Índice de viciación: El característico olor a encierro se percibe en el ambiente si existe aproximadamente 0,06 % (ó 6 partes sobre 10.000) de CO2. El anhídrido carbónico no es un veneno, raramente excede de 1/1000 en el ambiente el do-ble tampoco sería nocivo, el único inconveniente es la disminución de oxígeno. Un local de trabajo no reúne los requisitos de higiene si contiene 1 % de CO2 y el contenido de oxígeno fuera reducido simultáneamente en la misma cantidad. Movimiento del aire: La sensación de calor experimentada por una persona está influenciada por el movimiento del aire, dicho movimiento baja la tempera-tura del cuerpo. El efecto refrescante del aire en movimiento puede ser expre-sado en función de la disminución de la temperatura.

Velocidad en m/seg. Enfriamiento en °C

0,1 0

0,3 1

0,7 2

1 3

1,6 4

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Ventilación

2,2 5

3 6

4,5 7

6 8

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1 Mencione qué tipo de unidad de calor utilizaría en la siguiente situación y justi-

fique su respuesta:

- Una oficina de una empresa de unos 5 metros cuadrados en la cual trabajan 6

personas separadas por boxes, poseen dos ventanas a un patio interno y en

invierno se calefacciona con losa radiante.

Si usted estudió podrá responder las siguientes pregun-tas:

¿Qué es un gramo caloría?

¿A qué se denomina temperatura de bulbo húmedo?

Diferencie la humedad absoluta y la humedad relativa del

ambiente

Mencione la composición del aire

Describa qué se produce en una habitación llena de gente

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UNIDAD 2

CLASIFICACIÓN DE LOS AGRESORES

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UNIDAD 2: CLASIFICACION DE AGRESORES


• Conozca la clasificación de los contaminantes

• Comprenda el proceso de contaminación del aire

• Analice las funciones de la toxicología industrial

• Aplique rangos de toxicidad

Cuadro conceptual de la unidad

AIRE

Contaminación Polución

Químicos Físicos Biológicos

Forma física Forma química

Forma fisio-lógica

TOXICOLOGÍA INDUSTRIAL

Toxicidad química

Método de asimi-lación de tóxicos

Tipos de in-toxicaciones

Niveles de dosis

Rangos de toxicidad

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Clasificación de agresores Contaminación del aire: Por contaminación se entiende el incremento de al-guna de las sustancias que normalmente existen en el aire o a la aparición de alguna otra que no es normal. Una definición más exacta nos dice que la at-mósfera está contaminada cuando contiene elementos de cualquier naturaleza en proporciones que pueden afectar la salud de las personas, provocar moles-tias de cualquier tipo o causar daños a la vegetación, animales, propiedades, etc. Polución del aire: Significa la presencia en la atmósfera exterior de uno o más contaminantes, tales como polvos, humos, nieblas y vapores u olores en canti-dades con características de duración tal que impidan el goce razonable de la propiedad, dañen la vida humana, o animal o vegetal. Para que se produzca un proceso de contaminación del aire es necesario que concurran tres elementos:

1º) La existencia de una fuente emisora. 2º) Que la concentración de los contaminantes estén por encima de los valo-res máximos permisibles. 3º) Que exista interferencia del aire en el bienestar psicofísico de la pobla-ción.

Las fuentes de contaminación de la atmósfera pueden ser:

• Naturales: La contaminación originada por fuentes naturales tienen lugar con la aparición de diversos fenómenos físicos tales como tormentas de arena, erupciones volcánicas, incendios de bosques, etc. Este tipo de fuentes de contaminación no puede ser controlado.

• Artificiales: Es originada por complejos industriales, hornos incineradores, parque automotor, o sea lo que nos interesa es la contaminación artificial, la cual se puede controlar en gran parte.

Bajo el punto de vista de la Higiene Industrial, podemos clasificar los agresores en:

— de origen Químico: ej.: polvos, nieblas, gases. — de origen Físico: ej.: radiaciones, ruidos, presión. — de origen Biológico: ej.: virus, bacterias, microbios.

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Clasificación de los contaminantes Existen diversas formas de clasificar a los contaminantes químicos:

a) bajo el punto de vista físico, b) bajo el punto de vista químico y c) bajo el punto de vista fisiológico.

a) Forma física: es la clasificación que utilizaremos durante el curso: Sistemas homogéneos con el aire Gases Vapores Sistemas heterogéneos Líquidos nieblas (must) con el aire bruma (fog) humos (smoke) aerosoles

Sólidos humos metálicos (fumes)

fibras

polvos (dust)

Comparación entre la Higiene Industrial y la Contaminación atmosférica

Contaminación interior Contaminación exterior La exposición de las personas es de 8 horas, o sea, la jornada la-boral. El ser humano es adulto y sano. El ambiente contaminado es fá-cilmente controlable. Hay mayor interés en controlar la contaminación. Es fácil de demostrar la contami-nación y sus consecuencias

La exposición que sufre el ser huma-no es de 4 horas. Los seres humanos son ancianos, niños, enfermos, etc. El ambiente contaminado es difícil de controlar. Hay poco interés en controlar la con-taminación. Es difícil de demostrar la contamina-

ción y sus consecuencias.

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Complete las siguientes proposiciones 1. La polución del aire consiste en____________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

2. Se produce la contaminación del aire cuando ocurren los siguientes factores:

a.______________________________________________________________

b. _____________________________________________________________

c. _____________________________________________________________

3. La contaminación se puede dar por causas naturales, como por ejemplo:

_______________________________________________________________

_________________________________________ O por factores artificiales,

como son los siguientes____________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

4. Desde el punto de vista fisiológico los contaminantes químicos pueden ser

clasificados en nueve tipos, a saber:__________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

5. Las dos diferencias más importantes entre la contaminación interior y ex

terior son________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Avancemos un poco más en el tema…

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Toxicología industrial Toxicología es en su sentido más amplio la ciencia que estudia los venenos. Toxicología industrial es la rama de esta ciencia que se relaciona con la fuente, origen, propiedades físicas y químicas, efectos fisiológicos, análisis y evalua-ción de todas las sustancias del medio ambiente industrial que absorbidas por el organismo son capaces de producir enfermedad o muerte. Prácticamente cualquier sustancia puede producir efectos nocivos si se admi-nistra en forma y dosis apropiada para que se produzca el efecto nocivo. Todas las sustancias son tóxicas: Ej.: 5 litros de agua producen intoxicación hídrica. El toxicólogo industrial deberá analizar los puntos de ataque de los agentes químicos y aclarar el mecanismo de los efectos con un criterio de prevención, reconocimiento y tratamiento de los envenenamientos químicos. Toxicidad química: Se puede considerar que un estímulo ha producido un efecto toxicológico cuando se cumplen los siguientes criterios: 1) Que se ha producido una desviación fisiológica, observable o medible en cualquier órgano o sistema orgánico. 2) Que el estímulo ha cambiado procesos fisiológicos normales. 3) El efecto es reversible o por lo menos atenuado, cuando se elimina el estí-mulo. 4) El efecto no ocurre en ausencia de un estímulo. 5) El cambio fisiológico reduce la eficiencia de una función. La toxicidad está condicionada por: a) Propiedades del agresor: — estado (sólido, líquido, gaseoso) — solubilidad (en agua o solventes orgánicos) — reactividad química — agresividad directa o de contacto — agresividad celular b) Cantidad: relación entre la dosis y el efecto tóxico

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c) Condiciones del receptor: es fundamental debido a que existe una patología base: los factores anémicos, la edad, son preponderantes para la recepción de tóxicos, y todo esto se ve agravado por el alcohol y el tabaco. Definiciones:

Toxicología: Es la ciencia que estudia la capacidad de una sustancia para causar daños al organismo.

Toxicidad: Es la capacidad que tiene una sustancia para producir daño o lesión.

Sustancia tóxica: Son aquellos compuestos que pueden resultar nocivos para el equilibrio psicofísico del ser humano.

Dosis: Es la cantidad más pequeña de una sustancia que pueda producir un efecto.

Niveles de dosis

NOEL Dosis que no produce efecto alguno

NIAEL Dosis que produce efecto observable

LOEL Dosis baja que produce efecto observable

LOAEL Dosis baja que produce efecto observable adver-so

FEL Franco efecto adverso

Rangos de toxicidad

DL 50 Oral rata

DL 50 Cutánea Conejo

Inhalado-ra

PPM

Posible dosis tóxica en el hombre

Extremadamente tóxica <1mg/kg <5mg/kg 10 1 gota

Altamente tóxica 1-50 5-50 10-100 1 cucharada (4 ml)

Moderadamente tóxica 50-500 50-350 100-1000 50 gs

Ligeramente tóxica 0,5-5 g/kg 0,35-3 g/kg 1000-10000 250 gs

Prácticamente no tóxica 5-15 g/kg 3-25 g/kg 10.000-

100.000 1 litro

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Una pequeña variación de la dosis produce un gran efecto terapéutico. A partir de A es observable, no se puede medir antes que A. Los efectos carci-nogenéticos aparecen mucho antes que A.

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Absorción: Se denomina al pasaje de la sustancia desde el exterior al torrente sanguíneo.

Riesgo: Es la posibilidad de que un material cause lesiones cuando se usa una cantidad específica bajo ciertas condiciones.

Tipos de intoxicaciones: Agudas: Son aquellas que se producen en un lapso corto de tiempo. Crónicas: Son las que se producen por asimilación durante un tiempo prolon-

gado, de un tóxico.

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Las intoxicaciones pueden clasificarse en: — Agudas — Crónicas

La toxicidad aguda se expresa en LD50 (dosis letal) que por lo general se ex-presa en mg/kg de peso corporal que podría producir la muerte en el 50 % de las especies de prueba. Frecuentemente se usa el símbolo AD50 para expresar la dosificación que pro-duciría un estado anestésico en el 50 % de los animales inyectados. El envenenamiento o toxicidad crónica se relaciona con la absorción continua durante un largo período de tiempo de un material nocivo en dosis reducidas; cada dosis si se tomara sola apenas produciría efecto alguno. División de los tóxicos Activos: Son aquellos que en su tránsito por el organismo sufren una serie de

transformaciones, es decir se metabolizan y son excretados con una estructura química distinta a la que ingresan.

Inertes: Son aquellos que se almacenan y excretan de la misma forma que son ingeridos.

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Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: 1. Todas las sustancias pueden resultar tóxicas si se las administra en for-

ma inapropiada. V F 2. La toxicología es la capacidad que tiene una sustancia para producir da-

ño o lesión.

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V F 3. El NOEL es la dosis que produce efecto observable. V F 4. La intoxicación aguda se produce por asimilación de un tóxico durante

un tiempo prolongado. V F 5. La toxicología industrial es la ciencia que estudia la fuente, propiedades,

y evalúa todas las sustancias del medio ambiente industrial que absorbi-das por el organismo son capaces de producir enfermedad o muerte.

V F

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 Investigue cuáles son las intoxicaciones más frecuentes en las siguientes in-

dustrias y analice sus causas:

- recolección y secado de la planta de tabaco

- Empresa recolectora de residuos

- Empresa extractora de petróleo


¿Cómo se produce la contaminación del aire?

Mencione la clasificación de los contaminantes químicos bajo

en punto de vista físico.

¿En qué consiste la toxicidad química?

Diferencie los tóxicos activos de los inertes

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ANEXO 1

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Riesgo higiénico

Por: Lic. Daniel Luis Sedán Conceptos y elementos que lo definen La Organización Mundial de la Salud (OMS) defina a la “salud humana” co-mo: “El perfecto estado de equilibrio y de bienestar somático, psíquico y social del hombre”. Dentro de la Organización Social en todo el mundo, la actividad laboral del hombre cobra una singular importancia, además el permanente e incesante avance y desarrollo tecnológico trae consigo mismo diversas modificaciones, las que ocasionan variados estímulos de carácter agresivo tanto para los traba-jadores como para el entorno ambiental, los que ya han provocado efectos muy destructivos e irreversibles en algunas partes del planeta. Estos estímulos agresivos reciben el nombre de contaminantes y pueden pre-sentarse como disgregaciones de la materia (viva o inerme), o como manifes-taciones energéticas de diversas características (luz, calor, sonido, etc.) y su sola presencia en los ambientes laborales da origen a lo que se conoce bajo el nombre de “RIESGO HIGIENICO” Resumiendo entonces, podemos afirmar que el “riesgo higiénico” no es otra cosa que la probabilidad de sufrir alteraciones en la salud por acción de los contaminantes en ocasión del trabajo. Dada la diversa procedencia de estos contaminantes se hace necesario clasifi-carlos, para facilitar la investigación, su estudio y su control según su origen en:

QUÍMICOS FISICOS BIOLÓGICOS

Contaminantes químicos Se entiende como tales a toda la disgregación de la materia inerme (no viva) que se presente en cualquiera de los estados (sólido, líquido y gaseoso) y cuya sola presencia en los ambientes laborales ocasione alguna alteración en la sa-lud de los trabajadores involucrados. Dentro de la presente clasificación se en-cuentran, por ejemplo: polvos, fibras, humos, nieblas, brumas, gases, vapores, etc.

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Contaminantes físicos Se considera como tales, a toda manifestación de carácter energético cuya so-la presencia es capaz de dar origen a alteraciones en la salud de los trabajado-res involucrados. Dentro de la presente clasificación se encuentran, por ejem-plo: variaciones de presión, carga térmica, iluminación y color, ruidos y vibra-ciones, radiaciones ionizantes y no ionizantes, campos electromagnéticos, etc. Contaminantes biológicos Se encuadran como tales, a toda disgregación de materia viva cuya sola pre-sencia en el ambiente laboral es capaz de dar origen a alteraciones y efectos adversos en la salud de los trabajadores involucrados. Dentro de la presente clasificación se encuentran, por ejemplo: virus, polen, bacterias, ácaros, hon-gos, bacilos, etc. Contaminantes Químicos Dada la gran variedad de contaminantes químicos estos pueden clasificarse a su vez de varias formas, de las cuales nosotros estudiaremos las dos principa-les desde el punto de vista de la Higiene Industrial (ver tabla 1) a) Por la forma de presentarse b) Por sus efectos en el organismo humano

1. Clasificación por la forma de presentarse Aerosol: un aerosol es una dispersión de partículas sólidas o líquidas, de un tamaño inferior a 100 µ (micrones) en un medio gaseoso. Dentro de la comple-jidad de los aerosoles se presentan una variedad de estados físicos cuyas defi-niciones siguen a continuación: Polvo (Dust): suspensión en el aire de partículas sólidas de tamaño pequeño, procedentes de diversos procesos físicos de disgregación. El rango de tamaño de las partículas de polvo es amplio, pero los mas frecuentes oscilan entre 0,1 y 25 µ (micrones). Es muy raro que los polvos floculen (sedimentan) dado a que las cargas electrostáticas de cada partícula son iguales en signo, esto ocu-rre al someterlos a fuerzas electrostáticas de diferentes signos, puede ocurrir según sus tamaño, densidad y comportamiento dinámico que no se difundan en el aire y sedimenten por la acción de la gravedad. Humo (Smoke): suspensión en el aire de partículas sólidas originadas en pro-cesos de combustión incompleta. Su tamaño generalmente es menor a los 0,1µ (micrones).

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Humo metálico (Fume): suspensión en el aire de partículas sólidas metálicas originadas en procesos de condensación del estado gaseoso, sublimación o volatilización de un metal; resulta muy frecuente que se encuentre acompañado por una reacción química, generalmente de oxidación. El tamaño de sus partí-culas es similar a las del Humo, contrariamente al fenómeno físico de los pol-vos las partículas del humo metálico floculan (unión para formar otra de mayor tamaño y sedimentan). Bruma (Fog): son suspensiones en el aire de pequeñas gotitas líquidas apre-ciables a simple vista, cuyo origen se debe a la condensación del estado ga-seoso. El rango de tamaño de estas gotitas está comprendido entre 2 y 60µ (micrones) habitualmente se confunde con el concepto de niebla. Niebla (Mist): son suspensiones en el aire de pequeñas gotitas líquidas, cuyo origen se debe a la condensación del estado gaseoso o por la desintegración de un estado líquido por atomización, ebullición, pulverización, etc.. El rango de tamaño de las gotitas es amplio, pero los mas frecuentes oscilan entre 0,01 y 10 µ (micrones) pudiendo incluso algunas ser apreciables a simple vista. Fibras: La ASTM (American Society for Testing Materials) define como fibra a toda partícula cuya sección transversal es inferior a 0,05 mm2, su diámetro me-nor a 0,25 mm y su relación longitud / diámetro superior a 10 Gas: refiere al estado físico normal de una sustancia a una temperatura de 25° C y 760 mm de Hg. (mercurio) de presión. Son fluidos amorfos que ocupan el lugar que los contiene y que solamente pueden cambiar de estado físico por una combinación de los valores de presión y temperatura. Sus partículas son de tamaño molecular y, por lo tanto, pueden moverse ya sea por transferencia de masa, por difusión o por la influencia de la fuerza gra-vitacional entre las moléculas. Vapor: refiere a la fase gaseosa de una sustancia que se encuentra en estado líquido o sólido a una temperatura de 25° C y 760 mm de Hg. (mercurio) de presión. A diferencia del gas, el vapor puede pasar al estado sólido o líquido actuando solamente en una de las variables, es decir variando la presión o bien variando la temperatura de manera individual e indistintamente. El tamaño de las partículas también es molecular, por lo tanto es válido lo expresado en este sentido para los gases. Comportamiento de los gases y vapores: como se definió anteriormente el es-tado gaseoso (vapor incluido) se caracteriza por que la materia adquiere el ta-maño molecular por ello se dispersan y ocupan la totalidad del volumen de los recipientes que los contienen. En tal sentido, dos o más gases dentro de un recipiente cerrado (tubo, frascos, bombonas, salas y naves de producción, espacios confinados, etc.) interponen sus moléculas y dan como resultado mezclas homogéneas (soluciones). Cabe señalar que para la Física la gran mayoría de los estados gaseosos (gases y

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vapores) son miscibles unos en otros en todas las proporciones independien-temente de su naturaleza química. Es razonable y lógico pensar que en los ambientes laborales las mezclas de gases y vapores con el aire son extremadamente frecuentes y en la gran mayo-ría de los casos resulta casi imposible la separación natural de sus componen-tes. Para una mejor interpretación de éstos fenómenos se hará necesario contar con dos definiciones referidas a la Física de los gases (gases y vapores) “Pre-sión de vapor” y “Evaporación” a) Presión de vapor: cuando el espacio existente en la cima de un líquido

cualquiera resulta ilimitada (superficie tendiendo a infinito), la probabilidad de una molécula de vapor vuelva otra vez al seno del líquido es muy pequeña, pero cuando este espacio es limitado (superficies de derrames, bocas abier-tas de tanques, recipientes varios, etc.) se llega a una situación de equilibrio dinámico en la cual el número de moléculas que abandonan la superficie lí-quida es igual al número de moléculas que se incorporan al seno del liquido. En este caso se dice que el vapor está saturado, denominándose entonces presión de vapor o presión de vapor saturante a la presión parcial del vapor (ver Ley de Dalton) y que resulta característica de cada líquido independien-te de la masa total del mismo y del vapor presente en toda la superficie ex-puesta. Resultando entonces la temperatura (agitación molecular) la variable del sistema, entonces: en el instante, cuando por efecto de la temperatura la presión de vapor se iguala con la presión atmosférica, se dice que el líquido alcanzó el punto de ebullición. Si se tratara de un sólido, sería el punto de sublimación (pasaje directo del estado sólido al gaseoso)

b) Evaporación: se refiere a un fenómeno superficial que permite el pasaje del

estado líquido al de vapor, el mismo ocurre a todas las temperaturas a pre-sión constante, variando únicamente la velocidad. Los factores más trascen-dentes que aumentan esta velocidad de evaporación son: la superficie libre del liquido, la temperatura, la humedad relativa del ambiente, las variaciones en la presión atmosférica. Físicamente, partiendo del concepto que todas las moléculas de un líquido se mueven sin cesar en todas direcciones y con ve-locidades variables. Si una de esas moléculas se dirige a la superficie con suficiente energía cinética, es capaz de vencer la atracción de las demás moléculas y abandona entonces el seno del líquido pasando al estado de vapor. Por consiguiente toda evaporación provoca en los líquidos un des-censo de temperatura, a consecuencia de la disminución de la energía ciné-tica media del las moléculas no evaporadas del líquido.

TABLA Nº 1

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PARTICULAS Tamaño Inferior µ (mi-crones)

Tamaño Superior µ (mi-crones)

Aerosoles 0,005 50 Niebla 1 500 Polvo y Humo metálico 0,001 100 Polvo y Humo metálico fund.

0,1 100

Polvo de fundición 1 1000 Niebla de ácido sulfúrico 0,5 20 Gases 0,0005 0,008 Negro de humo 0,001 0,4 Humo de aceite mineral 0,03 1 Cenizas (orígenes varios) 1 800

Resumiendo…

CONTAMINANTES

Físicos Químicos Biológicos

Por la forma de presentarse

Por sus efectos en el organismo

AEROSOL POLVO HUMO BRUMA HUMO METÁLICO

NIEBLA FIBRAS GAS VAPOR

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Propagación de gases y vapores La propagación de gases y vapores en la atmósfera de trabajo, se realiza con gran facilidad y rapidez, y aunque las concentraciones máximas se localizan en la fuente de emisión y por ende, su distribución en el ambiente no es uniforme, es sin lugar a duda mucho más homogénea que la de otros estados de agrega-ción.

Desde el punto de vista Físico el movimiento de las moléculas gaseosas en el ambiente responde a fenómenos de difusión, transferencia de masa y/o a inter-acciones intermoleculares, es indudable que también juega un papel preponde-rante factores como la corriente de aire, cuya velocidad es mucho mayor que la de difusión. Téngase en cuenta que dicha velocidad natural es del orden de los 0,01m/seg., mientras que para ambientes aparentemente en calma (con varia-bles isotérmicas) es posible detectar velocidades de aire comprendidas entre 0,1 y 0,2 m/seg. No puede dejarse de lado en la mecánica de la dispersión de los gases y vapo-res el importante papel que juega la temperatura del ambiente, ya que un ligero aumento de ésta, origina una considerable disminución de la densidad del aire, o mejor dicho de la densidad de la mezcla aire – gas, aire –vapor y/o aire – gas – vapor, según corresponda, provocando un desplazamiento de toda la masa gaseosa afectada por dicho incremento de temperatura hacia la parte superior del local e inversamente lo contrario cuando la temperatura desciende (movi-miento de masa gaseosa en función de las isotermas del local). El estado gaseoso se caracteriza porque su materia adquiere el tamaño mole-cular, por lo tanto se dispersan y ocupan todo el volumen de los recipientes que los contienen. En tal sentido, dos o más gases dentro de un recipiente cerrado o semi-cerrado (oficinas, salas, laboratorios, naves de producción, etc.) inter-ponen sus moléculas y dan como resultado mezclas homogéneas (soluciones). Para la Física la gran mayoría de los gases son miscibles en otros en todas las proporciones independientemente de su naturaleza química. Se deduce entonces que en los ambientes de trabajo las mezclas de gases y vapores con el aire atmosférico son materia frecuente y en la mayoría de los casos resulta imposible la separación natural de sus componentes. A modo de ejemplo y con el propósito de dejar claro la importancia de este concepto, de manera tal que el higienista no subestime ni desprecie las emisio-nes de contaminantes químicos por muy pequeñas que estas fueran, se puede calcular fácilmente el número de moléculas de Tolueno (C7H9) que cabría en cada metro cúbico de aire, si se evaporase un litro de dicho hidrocarburo aro-mático y sus moléculas se propagasen uniformemente por todo el aire de la atmósfera terrestre.

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Considerando que la densidad del Tolueno (C7H9), a 20º C de temperatura, es igual a 0,867 g/cm3 la masa total evaporada resultaría: Masa de Tolueno (C7H9) evaporada = 1000 cm3 X 0,867 g/cm3 = 867 gramos Conociendo que el peso molecular del Tolueno (C7H9) es igual a 92 g/mol y que de acuerdo a Ley de Avogadro, un mol contiene 6,023 x 1023 moléculas en condiciones ideales, el total de moléculas evaporadas sería: 867g Número de Moles = = = 9.42 moles 9,42 moles 92 g/mol Luego: 9,42 moles x 6,023 x 1023 moléculas/mol = 5,67 x 1024 moléculas Si el radio del Planeta Tierra es de aproximadamente 6500 Km. y la capa total de aire en la atmósfera es de aproximadamente 10 Km. de ancho, el volumen de aire total será: 4/3 π (65103 – 65003) = 5,32 x 109 Km3 = 5,32 x 1018 m3 Dividiendo el número total de moléculas sobre el volumen total del aire de la atmósfera se obtendrá el número de moléculas de Tolueno presentes en cada metro cúbico de aire: 5,67 x 10 24 moléculas de tolueno = 1,066 x106 moléculas/m3 5,32 x 1018 m3 de aire Como conclusión, y aunque éstos cálculos constituyen el simple análisis de una condición ideal utópica, nos sirve de reflexión acerca de las graves consecuen-cias, para los seres vivos que habitan el Planeta, que pueden traer aparejadas las innumeras toneladas de productos químicos que diariamente se emiten sin control alguno de los países industrializados y de aquellos en vías de desarro-llo.

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Resuelva el siguiente problema:

Calcule el número de moléculas de Tolueno (C7H8) que cabría en cada metro cúbico de aire, si se evaporase un litro de dicho hidrocarburo aromático y sus moléculas se propagasen uniformemente por todo el aire de la atmósfera te-rrestre. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Clasificación por sus efectos en el organismo humano En virtud de los efectos que producen sobre el organismo, es decir por su ac-ción fisiopatológica, los contaminantes químicos se pueden clasificar: Irritantes: son aquellos compuestos químicos que producen una inflamación, debida a una acción química o física en las áreas anatómicas con las que han entrado en contacto, principalmente piel, conjuntivas y mucosas del sistema respiratorio. Por ser todas éstas sustancias muy reactivas, el factor que indica la gravedad del efecto es la concentración de la sustancia en el ambiente y no el tiempo de exposición. Cuando estas sustancias irritantes ingresan por el tracto respiratorio, se clasifi-can como: a) Irritantes del tracto respiratorio superior. Son sustancias muy solubles en

medios acuosos (ácidos y bases) b) Irritantes del tracto respiratorio superior y tejido pulmonar. Son sustancias de

solubilidad moderada en los fluidos acuosos, por lo que actúan sobre todo el Sistema Respiratorio (halógenos, ozono, anhídridos de los halógenos y el azufre).

c) Irritantes del tejido pulmonar. Son aquellas insolubles en medio acuoso (di-

óxido de nitrógeno; fosgeno, etc.) Neumoconióticos: son sustancias químicas sólidas, que se depositan en los pulmones y se acumulan, provocando neumopatías y degeneración fibrótica del tejido pulmonar.

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Los polvos inertes, si bien no provocan éste tipo de degeneración del tejido pulmonar, ejercen una acción dañina por acumulación de grandes cantidades en los alvéolos pulmonares, impidiendo la difusión del oxígeno en la sangre a través de los pulmones. Tóxicos Sistémicos: se definen como los compuestos químicos que, indepen-dientemente de su vía de entrada, se distribuyen por todo el organismo provo-cando efectos diversos, ciertos tipos de éstos compuestos presentan efectos específicos o selectivos sobre algún órgano o sistema (hidrocarburos haloge-nados, derivados alquílicos de metales, insecticidas, metanol, plomo, hidrocar-buros aromáticos, etc.) Anestésicos y Narcóticos: son sustancias químicas que actúan como depreso-res del sistema nervioso central. Su acción depende de la cantidad de tóxico que llega al cerebro. Deben ser sustancias liposolubles (sustancias orgánicas, disolventes industriales, hidrocarburos aromáticos, etc.) Cancerígenos: son sustancias que pueden generar o potenciar el desarrollo de un crecimiento desordenado de células. Alérgicos: son sustancias cuya acción se caracteriza por dos circunstancias. La primera es que no afecta a la totalidad de los individuos, ya que se requiere una predisposición fisiológica. La segunda es que sólo se presenta en indivi-duos previamente sensibilizados (polvos de cereales, resinas, monómeros, etc.) Asfixiantes: son sustancias capaces de impedir la llegada del oxígeno a los tejidos, estos se clasifican en Simples y Químicos: a) Asfixiantes Simples: es cualquier contaminante químico que sin presentar ningún efecto específico, generalmente sustancias inertes, por el sólo hecho de estar presentes en el ambiente reducen la concentración de oxígeno en el aire respirable (gases nobles, CO2, Nitrógeno, etc.) b) Asfixiantes Químicos: son sustancias que impiden la llegada del oxígeno a las células, bloqueando alguno de los mecanismos del organismo. Se en-cuentran en éste grupo sustancias muy diversas y de distintos efectos (Mo-nóxido de carbono CO; ácido cianhídrico, nitratos, nitritos, óxidos de azufre; sulfuro de hidrógeno H2S; cloro gaseoso, cloruro de tionilo; etc.) Estos com-puestos pueden actuar a nivel de la sangre, de las células o como el caso del H2S que satura a la glándula pituitaria y actúa sobre el cerebro paralizando los músculos de la respiración. Productores de dermatosis: son compuestos que independientemente que puedan causar otros efectos tóxicos sobre el organismo, en contacto con la piel originan cambios en la misma, a través de diferentes formas: a) Irritación primaria

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b) Sensibilización alérgica c) Foto sensibilización Efectos combinados: existen contaminantes que desencadenan uno de los efectos enumerados, otros compuestos en cambio engloban su acción en va-rios de éstos efectos. Una circunstancia que es muy común en las diferentes labores y/o trabajos es la presencia, en el mismo ambiente laboral, de uno más contaminantes distin-tos al mismo tiempo, por lo que se puede clasificar éstos casos de la siguiente manera: Efectos simples: se presentan cuando los contaminantes actúan sobre órganos diferentes. Efectos aditivos: son los provocados por varios contaminantes que actúan so-bre un mismo órgano o sistema fisiológico. Efectos potenciadores: son aquellos producidos cuando uno o varios productos multiplican la acción de otros. El efecto total sobre los individuos solamente podrá calcularse conociendo la magnitud (concentración) de los potenciadores Vías de entrada de los contaminantes en el organismo La absorción de un contaminante químico por el Organismo supone su incorpo-ración a la sangre tras flanquear los obstáculos naturales que forman las diver-sas barreras biológicas (epitelio exterior conocido como piel; paredes alveola-res; epitelio gastrointestinal; poros de la epidermis y dermis; tejido vascular; etc.) a la que se accede por distintas vías de penetración que resultan en orden de importancia la Parenteral seguida por la Respiratoria; la Cutánea o Dérmica y la Digestiva en ese orden. También se consideran como vías de entrada a las mucosas (ocular, vaginal, etc.) pero consideradas de menor importancia en ámbito laboral. Las principales vías de penetración de los contaminantes en el organismo humano en el orden laboral son, por orden de importancia, las siguientes: Vía Parenteral: se entiende como tal a la penetración del contaminante en for-ma directa (herida, punción, etc.) al torrente sanguíneo a través de una discon-tinuidad de la piel (epitelio exterior). Es la más importante vía de ingreso de un contaminante al cuerpo humano, en virtud de que alcanza inmediatamente al sistema circulatorio y a través de él llega velozmente a cualquier órgano afec-tándolo rápidamente. Vía Respiratoria: se entiende como tal a la penetración de contaminantes a través del sistema respiratorio (nariz, boca, laringe, bronquios, bronquíolos y

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alvéolos pulmonares) es la segunda vía más importante de ingreso al organis-mo. Cualquier sustancia suspendida en el ambiente puede ser inhalada, pero sola-mente aquellas que posean cierta granulometría llegarán a los alvéolos. Tam-bién influye la solubilidad en medios acuosos que la sustancia posee para facili-tar su ingreso a la sangre, en caso de no ser solubles de acuerdo a su tamaño y forma afectarán a los alvéolos y afectarán en el tiempo la capacidad respira-toria (neumoconiosis). La cantidad total de un contaminante absorbida por esta vía está en función directa de la concentración en el ambiente, del tiempo de la exposición y de la ventilación pulmonar. Vía Dérmica: comprende a toda la superficie que envuelve al cuerpo humano (epidermis) y por cuyos poros pueden ingresar ciertos tipos de sustancias algu-nas tiene la capacidad de hacerlo directamente y otras lo hacen vehiculizadas por otras sustancias, pueden ingresar por absorción o por adsorción. La tempe-ratura y la sudoración de la piel pueden influir significativamente el ingreso de los contaminantes. Vía Digestiva: se entiende como tal a la penetración de contaminantes a través del sistema digestivo (boca, esófago, estómago, hígado e intestinos). Si bien es la última en importancia dado que los contaminantes deben ser metabolizados para alcanzar el torrente sanguíneo. También la mayoría de este tipo de ingre-so es accidental (inmersión, grandes salpicaduras, etc.) o voluntario (confusión de envases, intento de suicidio, etc.)

Realice un mapa conceptual sistematizando la clasificación de los con-taminantes según sus efectos en el organismo:

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Comportamiento de los contaminantes en el ambiente laboral Comportamiento Dinámico de las Partículas: La presencia de partículas en general y muy especialmente de polvo en los ambientes de trabajo, tiene dos orígenes:

Una acción primaria por la que se proyectan partículas al aire de vecin-dad inmediata desde un estado de reposo.

Una acción secundaria promovida por las partículas de mayor tamaño, que en su trayectoria originan turbulencias y arrastran a las partículas más pe-queñas. Para que una partícula, cualquiera sea su naturaleza, forma o tamaño, se mue-va a través de un fluido es necesario que exista una diferencia de densidad entre ambos, así como la acción de una fuerza externa que le imprima un mo-vimiento. Cuando una partícula sedimenta en el seno de un fluido, en este caso el aire de la atmósfera de trabajo, desciende sometida a la acción de la fuerza de grave-dad (Fg). En el vacío, la partícula descendería con movimiento uniformemente acelerado; pero en el aire, al movimiento de descenso se oponen dos fuerzas: la de flotación (Ff) y la de rozamiento (Fr). La resultante (R) de la acción de la tres fuerzas se comportará conforme la siguiente ecuación:

R = m dv/dt = Fg – Ff – Fr = Fg – (Ff + Fr) Cuando una partícula pequeña cae en el aire bajo la influencia de la fuerza de gravedad del planeta, se ve frenada progresivamente, hasta que llega un mo-mento en que la aceleración, expresada como dv/dt, puede considerarse nula. En éstas condiciones, la partícula sedimenta con una velocidad constante U, la que se denomina Velocidad Límite. Para partículas esféricas de tamaño com-prendido entre 1 y 100 µm (micrones), su velocidad de sedimentación viene definida por la Ecuación de STOKES, conforme a la siguiente ecuación: g ( ρs – ρ ) D2 U = 18 η

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Donde: U es la velocidad de sedimentación en (cm/s) ρs es la densidad de la partícula en (g/cm3) ρ es la densidad del fluido, en (g/cm3), por donde se desplaza la partícula g es la aceleración de la gravedad en (cm/s2) D es el diámetro de la partícula en (cm) η es la viscosidad del fluido, en (poises), por donde se desplaza la partícula Esta expresión es válida mientras exista una resistencia viscosa continua en el fluido por donde se desplaza la partícula y resulta aplicable siempre que los diámetros de las partículas sean superiores a los vacíos locales del fluido, co-rrespondientes al recorrido libre medio de las moléculas. En este sentido, para aquellas partículas cuyo diámetro es inferior a 1 µm (mi-crón), resulta necesario introducir en la fórmula de STOKES un término correc-tor, con lo que la citada expresión toma la siguiente forma: g ( ρs – ρ ) D2 K λ U = x 1 + 18 η D Esta expresión resultante se conoce como la ecuación de STOKES – CUNNINGHAN , en donde K es una constante adimensional, cuyo valor oscila entre 1,3 y 2,3 estimándose para el aire en CNPT en 1,72 (número de KNUNSEN). Por su parte λ representa el recorrido libre medio de las moléculas del fluido, calculado por la teoría cinética para el caso del aire en CNPT resulta igual a 10-

4 cm aproximadamente En la siguiente tabla aparecen, para su comparación, diferentes velocidades de sedimentación expresadas en cm/s, de partículas esféricas, de densidades y tamaños diversos

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VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN (cm/s) DIÁMETRO (µm) ρs = 1g/cm3 ρs = 2g/cm3 ρs = 5g/cm3

100 30 50 120

50 8 16 40

10 0,35 0,7 1,8

5 0,08 0,15 0,45

1 0,03 0,007 0,018

Experimentalmente se aprecia que la resistencia que se opone al movimiento de un cuerpo en un fluido es proporcional al cuadrado de la velocidad, por lo tanto, llegará un momento en que la fuerza de rozamiento se hará igual a la fuerza de gravedad, en ese momento la velocidad de caída no aumentará y se mantendrá constante. Por lo tanto, la velocidad de una partícula en un fluido viscoso no puede aumentar indefinidamente, sino que llega un momento que alcanza una velocidad máxima llamada Velocidad Límite de Caída tal como se explicara detalladamente anteriormente. Si se calcula el peso y el tamaño de las partículas que se mueven dentro de un régimen laminar y, por lo tanto, su velocidad límite de caída es menor que la velocidad de las corrientes de aire aleatorias del local, vemos que todas las partículas de interés higiénico se mueven dentro de un régimen laminar y su velocidad será imperceptible respecto a las corrientes del local. Por lo tanto, en un campo de fuerzas gravitacionales, el polvo fino no tiene prácticamente mo-vimiento independiente del aire en el cual está suspendido. Inicialmente se consideran inerciales o sedimentables las partículas de más de 50 µm (micrones) y polvo fino las partículas con un tamaño máximo de 10 a 20 µm (micrones). Cuando las partículas son lanzadas desde el foco de generación con una velo-cidad inicial (pulidora, amoladora, etc.), el estudio de las partículas puede efec-tuarse despreciando las fuerzas gravitatorias. Para éstos casos, las fuerzas a considerar son la fuerza de inercia que mueve a la partícula y la fuerza de rozamiento que se opone a ese movimiento. Ini-cialmente la partícula se mueve en un régimen turbulento y finaliza en un mo-vimiento de régimen laminar, en el cual los efectos gravitacionales ya no son despreciables.

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En tal sentido los Polvos de importancia higiénica deberán ser considerados como carentes de peso y de poder de movimiento independiente a través del aire, por lo tanto, para su control se debe tener principalmente en cuenta el movimiento (desplazamiento) del aire.

Si usted estudió podrá responder las siguientes pre-guntas:

¿Qué es el riesgo higiénico? Diferencie y caracterice los contaminantes según su origen

¿Cómo se produce la propagación de gases y vapores tóxi-

cos?

¿A qué se llama tóxicos sistémicos?

¿Cuáles son las principales vías de penetración de los con-

taminantes en el organismo?

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UNIDAD 3

UNIDADES USADAS EN CONTAMINACIÓN

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UNIDAD 3: UNIDADES USADAS EN CONTAMINACION


• Conocer y aplicar las unidades usadas en contaminación

• Diferenciar los tres tipos de unidades de contaminación usadas en am-bientes de trabajo

• Conocer los límites de exposición a contaminantes en el aire


UNIDADES USADAS EN

CONTAMINACIÓN

Cálculo de prome-dio ponderado

En ambientes de trabajo

Límites de ex-posición

Factor de adi-ción

Dosis total dia-ria (DT)

Concentración admisible

Dosis efectiva (De)

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Unidades usadas en contaminación Los valores que se indican se refieren a concentraciones promedio valoradas en relación al tiempo de exposición para un día normal de trabajo. Factor de extra limitación: La cantidad en que esas cifras pueden ser excedidas por períodos cortos de tiempo, sin daño para la salud, depende de numerosos factores tales como:

Naturaleza del contaminante. Concentraciones altas que produzcan envenenamientos agudos aún en cor-

tos períodos de exposición. Que los efectos sean acumulativos. Frecuencia con que se presentan altas concentraciones. Duración de tales períodos.

Condiciones de la extra limitación: Que la EL no sea superior a los 15 minutos. Que no se haga más de 4 EL por jornada. Que haya más de 1 hora entre EL. Que el promedio ponderado de todo el día no supere el LMP.

Cálculo del promedio ponderado:

P. P = (CE1 x TE1) +....... + (Cn x Tn) < LMP T

Donde: CE: Concentración Extra Limitación TE: Tiempo de la Extra Limitación Cn: Concentración normal Tn: Tiempo normal T: Tiempo de la jornada Factor de adición: Cuando en el ambiente tenemos más de un contaminante, el LMP estará sujeto al factor de adición, que se trata de tener en cuenta los factores sinérgicos o antagónicos de los compuestos.

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Cálculo del factor de adición:

2 LMPn

Cn .... LMP2

C2 LMP1

C1≤+++

Donde: C1, C2,....., Cn: concentración de los distintos compuestos. LMP1, LMP2,....., LMPn: Límites máximos permisibles de esos compuestos. Es un elemento muy útil para efectuar la corrección. Siglas de la tabla de valores a tener en cuenta: "A" Sustancias cancerígenas para el hombre: A1: para el hombre A2: para animales sospechosos para el hombre Unidades usadas en contaminación de ambientes de trabajo: Las hay de tres tipos: Para expresar concentraciones volumétricas (v/v):

ppm (parte por millón): partes de contaminante en un millón de partes de aire. Para expresar concentración másica (p/v):

mg/m3: miligramo de contaminante en un metro cúbico de aire. En ambos casos en el numerador se expresa la faz dispersa y en el de-

nominador la faz dispersante. Para expresar concentración en fibras:

Fibra/cm3: cantidad de fibras por centímetro cúbico de aire. La fibra es un caso particular de partículas, el largo es tres veces o más el ancho (amianto, fibra de vidrio).

Límites de exposición a contaminantes en el aire: Los límites se establecen en base a algún efecto indeseable, por ello hay varios tipos de límites, nosotros nos referiremos a los límites en relación con efecto sobre los trabajadores. En toxicología se aplica la "Ley del haber" (en estudios sobre animales). "B" Productos que merecen un estudio de composición intrínseco, no se puede aplicar un único valor límite debido a la gran variedad de sus componen-tes.

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"C" Traducida como sigla ciclo o plafón, un valor que no se puede superar bajo ningún concepto. "D" Desviaciones permisibles de los límites expresados como concentracio-nes medias ponderadas en el tiempo, son los factores de extra limitación.

LMP Factor de EL o a 1 3 1 a 10 2 10 a 100 1,5 100 a 1000 1,25

"E" Sustancias que no tienen efectos higiénicos, partículas molestas. "F" Asfixiantes simples. * Sustancias cuyos LMP fueron adoptados en 1976. ** Sustancias sujetas a modificación. Datos complementarios: Dosis total diaria (DT): Si consideramos que el agresor penetra sólo por vías respiratoria tenemos:

DT = C x T x Q Donde: C: concentración T: tiempo de exposición

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Q: caudal respiratorio Tanto C como T son factores externos o ambientales y no nos indican real-mente cuanto se incorporó a nuestro organismo. Para ello debemos tener en cuenta factores internos como ser F: coeficiente de absorción. Cd: coeficiente de depuración. Teniendo en cuenta estos factores, la dosis total diaria se convierte en Dosis efectiva (De)

De = DT x F x Cd Concentración admisible: (CA) es la concentración en el aire que permite la exposición de la mayor parte de los trabajadores sin efectos adversos. Concentración admisible para la jornada laboral: (CAL) concentración admisible para exposiciones diarias, sin efectos adversos, durante la vida laboral (CMP). Concentración admisible promedio para la jornada laboral: (CAP) es la CAL que se expresa como el promedio ponderado en el tiempo para 8 horas diarias y 40 semanales (CMP - PT). Concentración admisible máxima: (CAM) es la CAL que no debe ser sobrepa-sada en ningún momento de la jornada laboral (valor ciclo o plafón). Factor de tolerancia: (FT) es un factor que multiplicado por el CAP indica la concentración que no debe ser sobrepasada en ningún momento de la jornada laboral (Factor Extra Limitación - Factor de desviación). Concentración admisible para períodos breves: (CAB) es la concentración ad-misible a la que puede estar expuesto un trabajador por un lapso breve de tiempo. Indicadores de exposición biológica: (IEB) son índices que señalan cantidad de sustancias absorbidas por el hombre, es una técnica en vías de franco desarro-llo. Tiene la ventaja que el equipo de muestreo es el hombre. Con el IEB no se puede corregir el ambiente de trabajo, sólo medir absorción en el hombre, para la corrección es necesario medir concentración en el ambiente. Las mediciones en el hombre de realizan a través de muestras de orina y san-gre mediante monitores biológicos. Correlación entre IEB y LMP: Si las muestras no son muy representativas se debe tomar un coeficiente de seguridad.

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Referencias: A: LMP (multiplicado por el coeficiente de seguridad) B: 50 % LMP (anterior) C: Porcentaje normal en el hombre D: Porcentaje máximo admisible 1. No se evidencia ningún problema. No hay que corregir. 2. Valor alto: debo medir mejor. Debo comenzar de inmediato con las correc-ciones. 3. IEB altos y LMP bajos: mal echa la medición - personal susceptible - Gente que trabaja en otro lado - Gente que vive en lugares con contaminación. 4. IEB bajos y LMP altos: personal no bien protegido - mal echa la medición. 5. Situación inadmisible. Corregir sin miramientos.

Conteste las siguientes preguntas:

1. Mencione cinco factores de los que depende que las unidades de con-taminación pueden ser excedidas sin dañar la salud

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Indique la fórmula para el cálculo de promedios ponderados. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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3. ¿De qué modo se toma un coeficiente de seguridad? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Cuáles son los tres tipos de unidades usadas en contaminación de

ambientes de trabajo? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

TRABAJO PRÁCTICO Nº 3 Realice un cuadro conceptual interrelacionando todos los conceptos de la pre-

sente unidad con los conceptos trabajados en la materia Control de la contami-

nación.

Si usted estudió podrá responder las siguientes preguntas:

¿Qué es el factor de adición?

Indique cómo se realiza su cálculo

¿Cómo se calcula la dosis total diaria (DT)?

¿Cómo se convierte esta última en dosis efectiva (De)?

¿Qué es la concentración admisible?

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UNIDAD 4

TÉCNICAS DE MUESTREO

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UNIDAD 4: TÉCNICAS DE MUESTREO


• Utilizar los diferentes instrumentos de medición

• Valorar la importancia de la evaluación del riesgo de contaminación la-boral.

• Comprender la utilidad de los diferentes tipos de filtros


Evaluación del riesgo de conta-minación laboral

Toma de muestras

Instrumentos de medición psicométrica

Muestreo de partí-

culas sóli-das y lí-quidas

Muestro de gases y vapores

Velocidad del aire

Temperatura radiante

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Equipos de captación y retención

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Evaluación del riesgo de contaminación laboral No es una simple expresión, sino tiene el alcance como término de proporcio-nalidad entre el contaminante en el aire del lugar de trabajo comparados con la CMP en función del tiempo. La evaluación del riesgo establecerá: 1) La existencia del riesgo en las operaciones que realiza el operario. 2) Determinada la existencia del riesgo, fijará el alcance del mismo para elimi-narlo o minimizarlo. 3) Establecerá los procedimientos adecuados para el control. 4) Determinará la eficiencia de los controles. 5) Mantendrá las instalaciones en buen estado. La investigación de los puntos uno y dos comprende dos etapas: a) Toma de muestras. b) Análisis.

Toma de muestras

Las muestras deben ser tomadas en forma tal que sean representativas de la concentración inhalada por el operario en reales circunstancias de trabajo. El método de muestreo debe dar una medida real y válida sobre la concentra-ción del contaminante en el aire. Tipos de muestreo en relación con la ubicación del equipo: Tipo 1: Aire general. El equipo se coloca en un lugar fijo en el ambiente de tra-bajo. Inconvenientes: si es un equipo con sensor único, donde lo colocamos? si el equipo es de sensor múltiple es muy caro. Tipo 2: Muestreo en zona respiratoria: Se realiza con una persona que toma muestras lo más cerca posible del operario y en su zona respiratoria. Inconvenientes: es muy caro. Tipo 3: Muestreo personal: El equipo de muestreo se coloca sobre el hombre. Tipos de muestras según el período: a) Muestreo de período completo con muestra única. El período es de 8 horas, la muestra única es una medición integrada durante el período.

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b) Muestreo de período completo con muestras consecutivas: Las muestras consecutivas son una serie de muestras tomadas sin solución de continuidad ni superposiciones. c) Muestreo de período parcial: Puede ser una o varias muestras. Debe cubrir entre el 70 y 80 % del período. d) Muestreo instantáneo en serie: Muestra instantánea es aquella de duración pequeña comparada con el período. Todas las porciones del turno tienen igual oportunidad de ser muestreadas. Guía para la selección del muestreo: Tipo b) Es el mejor ya que da los límites de confianza más estrechos en la es-timación de la exposición. A mayor número de muestras, mayor poder de deci-sión, pero mayor costo. Tipo a) Es tan bueno como el anterior siempre que se cuente con un buen mé-todo de muestreo y análisis. Tipo c) El muestreo es representativo del período muestreado. Tipo d) Es el menos recomendado ya que sólo se puede aplicar a exposiciones más o menos continuas y parejas. Análisis: Depende de la muestra o del material a ensayar y sus métodos son generalmente gravimétricos, colorimétricos, volumétricos y espectográficos, con excepción de la presencia física del contaminante, los análisis no están dentro de los fines del técnico sino del químico, cabe recordar que un buen análisis no mejora una mala muestra.

Instrumentos de medición

Medición de la temperatura Termómetro de bulbo seco: es un termómetro común. (Fig. 8) Termómetro de bulbo húmedo: Es un termómetro cuyo bulbo está recubierto de una gasa humedecida con agua destilada. (Fig. 8) Termómetro de Termistor: Termistor es un dispositivo que reduce su resisten-cia aparente a medida que aumenta la temperatura, con un instrumento ade-cuado, conociendo el valor de la resistencia, leemos el valor de la temperatura. (Fig. 9) Medición de la humedad Psicrómetro de boleo: son instrumentos que poseen dos termómetros, uno de bulbo seco y otro de bulbo húmedo. Están montados sobre una plaqueta que tiene una manija para hacerlo girar, con esto se logra la estabilización de am-bos termómetros, yendo con estos valores a una tabla psicrométrica logramos

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el valor de la humedad ambiente, algunos psicrómetros usan la circulación del aire forzado mediante impulsión de pequeños ventiladores accionados a pilas. Higrómetro: Basan su funcionamiento en la reacción de un cabello que se con-trae o dilata ante una mayor o menor cantidad de vapor de agua en el ambien-te. No son elementos de precisión. Medición de la temperatura radiante: (Fig. 10) Termómetro de Vernon: (globo termómetro de Vernon, esfera integradora de Vernon) Consiste en una esfera hueca metálica (cobre o aluminio) de 15 cm de diámetro pintada de negro mate que lleva un termómetro cuyo bulbo coincide con el centro de la esfera. Esta esfera se comporta como un cuerpo negro, ab-sorbiendo toda la radiación que incide sobre su superficie en todas las direc-ciones. Este instrumento alcanza su posición de equilibrio en aproximadamente 30 minutos, lapso durante el cual debe permanecer en una posición fija. Medición de la velocidad del aire Los instrumentos empleados con este objeto pueden clasificarse en tres gru-pos: 1) Instrumentos que miden la presión del aire en movimiento (Pitot). 2) Instrumentos que miden el desplazamiento de una superficie expuesta al movimiento del aire (Anemómetros). 3) Instrumentos que miden el poder refrigerante del aire en movimiento (Ter-moanemómetros).

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Pitot (Fig. 11 y 12): En el seno de todo fluido en movimiento hay dos presiones distintas, (he) la presión estática, que depende de la cantidad de fluido que se encuentra en el punto considerado y se manifiesta en todas direcciones por igual, y (hd) presión dinámica que se ejerce en un plano perpendicular al mo-vimiento del aire y vale:

hd: V2 2g

Ambas presiones se ejercen conjuntamente de manera que la presión total se-rá:

h: he + hd : he + V2 2g

Podemos decir que: 2ghd:v como podemos apreciar es posible deducir la velocidad del aire conociendo hd. El problema radica en medir hd sin que se vea afectado por hd, esto se logra con un instrumento denominado Pitot. Este instrumento está formado por dos tubos concéntricos los cuales cuentan con un orificio frontal y orificios laterales. El orificio frontal tiene su superficie perpendicular a la dirección del viento, recibiendo así hd y he. Los orificios laterales no reciben hd por estar en ángulo igual a cero con res-pecto a la dirección del viento, reciben únicamente hd, ambas ramificaciones se conectan a través de un manómetro diferencial donde podemos leer hd y con ello calcular la velocidad del aire. Campo de aplicación de los Pitot - ventajas y desventajas: Las pequeñas velocidades no son registradas en el manómetro, lo que hace que se usen por encima de los 6 m/seg. o 21 Km./hora. Suministran la velocidad en valor absoluto sin necesidad de calibración. El uso de manómetros líquidos es engorroso, mayor imprecisión al acercarse a valores más bajos de rango de uso. Se emplean en mediciones en conductos de ventiladores, transporte neumático de materiales conductos de sistemas de extractores locales.

Fig. 11 Fig. 12

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Manómetros (Fig. 13 y 14): Se los utiliza siempre en combinación con un Pitot. Están formados por un tubo en U con agua coloreada y se conectan el Pitot mediante tubos flexibles. Para aumentar la sensibilidad se emplean manóme-tros inclinados. Existen algunos manómetros con los cuales se puede medir la velocidad de hasta 0,5 m/seg. La sensibilidad del manómetro varía en relación con la inclinación del tubo, cuanto más inclinado, más sensible. Teniendo en cuenta que la medida del manómetro está expresada en mm, cal-cularemos la velocidad aplicando la siguiente fórmula:

Hp2g:V Donde:

H: medida manométrica en mm. p: peso específico del líquido Anemómetros: Los hay de dos tipos: De paletas rotativas (Fig. 15 y 16): Están formados por una rueda liviana o mo-linete de paletas montadas dentro de un tubo corto, tiene además un contador para medir el número de vueltas que da en un tiempo determinado (medido éste con un cronómetro) algunos instrumentos tienen acoplado un generador de corriente que desvía la aguja de un indicador marcando la velocidad del aire en un tablero A paletas deflectantes (Fig. 17): Las paletas son empujadas por el aire, pero en lugar de girar accionan un resorte, estos instrumentos son llamados velómetros.

Fig. 13 Fig. 14

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Campos de aplicación: Funcionan entre velocidades de 1 y 10 m/seg., cuando no requieren el uso de cronómetros, son de fácil aplicación. Los de paletas de-flectoras miden en zonas más reducidas. No proporcionan valores absolutos sino que requieren calibración y uso de tablas correctoras. Son más precisos en su rango de medida, evitando la posibilidad de error en bajas o altas veloci-dades. No sirven para problemas de confort. Usados en ventilación, campanas extractoras, inyectores ambientales. Termoanemómetros: Miden el poder de enfriamiento del aire en movimiento, usando esta magnitud para determinar la velocidad del mismo. Catatermómetros: Es un termómetro con dos marcas. "F" es el factor del cata-termómetro y representa la cantidad de calor que por cm2 pierde el bulbo ca-liente, midiendo el tiempo que tarda en descender la columna entre ambas marcas y multiplicándolo por un factor (específico para cada aparato) nos pro-porcionará la velocidad del aire promedio. Ventajas y desventajas: No requieren calibración, es económico, los hay para distintos rangos de temperatura. Es un procedimiento lento. Requiere el uso de cronómetros. Es frágil, se usa en velocidades de 0,1 a 2 m/seg. Termoanemómetro de Yaglou: Se determina el poder refrigerante del aire su-ministrando al instrumento una cantidad constante de calor y midiendo la tem-peratura de equilibrio. Con esto se puede determinar la velocidad del aire en movimiento. Se usa en velocidades de aire que se encuentran entre 0,05 y 30 ml/seg. Ventajas y desventajas: Es un instrumento seguro y práctico. Requiere calibra-ción. La lectura no es instantánea. Su mantenimiento es costoso, debido a las frecuentes roturas de los termómetros. No puede ser utilizado en atmósferas explosivas. Termoanemómetros de hilo caliente: Está constituido por una caja que recibe señales de un sensor dentro del cual se encuentran dos hilos de platino o ní-

Fig. 15 Fig. 16

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quel. El sistema es alimentado por una batería eléctrica, consta de una resis-tencia la cual es expuesta a una corriente de aire, con esto se disminuye la re-sistencia que es detectada por un galvanómetro. Este instrumento se utiliza para velocidades entre 0,05 y 40 m/seg. Ventajas y desventajas: Es un aparato de uso sencillo. Es de lectura instantá-nea. Permite hacer mediciones en lugares reducidos. No debe ser utilizado en ambientes muy contaminados. Es un instrumento muy delicado. (Fig. 18) Anemómetro de termocupla: Está constituido por una caja registradora que re-cibe señales de un sensor, la transforma en unidades de velocidad. El elemen-to sensor es una termocupla cuyas soldaduras están conectadas a un circuito calefactor. (Fig. 19)

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Cómo se mide la humedad? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Caracterice los diferentes termómetros de medición de la temperatura _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. ¿Cuál es la clasificación de los instrumentos de medición de la velocidad

del aire? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fig. 17 Fig. 18

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4. Mencione y caracterice los diferentes impulsores de agua _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. Mencione los tipos de muestras según el período _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Seguimos con la lectura…

Equipos de captación y retención Tren de muestreo para gases, vapores y polvos Caudalímetro

Impulsor

Retenedor Colector

Cuadalímetros Son instrumentos que miden el caudal que pasa a través de los conductos.

Fig. 19

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Placa perforada (Fig. 21): Consta de una placa perforada que se introduce en el conducto, con lo que se produce una caída de presión después de ella. Con un manómetro medimos la diferencia de presión y calculamos el caudal. Roámetro (Fig. 22): El aire que entra por el orificio inferior (A) eleva la esfera hasta que el peso de esta equilibra el empuje del aire. Cuando se equilibra, podemos leer la medida en la escala, funcionan con corrientes continuas y uni-formes. Impulsores de aire - Circuladores Bomba a diafragma (Fig. 23): El movimiento sobre el diafragma hace que aspi-re o impele aire, dependiendo esto también de la válvula de aspiración y esca-pe, las cuales direccionan el aire. Bomba de pistón (Fig. 24): Son de construcción más complicada que la ante-rior, en los dos casos el pasaje de aire se hace en forma discontinua. Bomba Midget Impinger (Fig. 25): Es una bomba de varios cilindros, cada pis-tón tiene una válvula de admisión y cada cilindro una de escape. En ningún momento se interrumpe totalmente la aspiración como sucede en los casos anteriores. Todas estas bombas son accionadas en forma continua, ya sea en forma manual o por medio de motor. Bomba manual tipo pera de goma (Fig. 26): Funciona con un sólo movimiento de bombeo, la cantidad de aire que aspira es reducida. Tiene el inconveniente de la imprecisión. Bomba manual tipo Draguer (Fig. 27): Es más exacta que la anterior, cada pul-sación es una cantidad de aire determinada. No puede pulsarse indiscrimina-damente. Posee un contador de pulsaciones con el que podemos precisar el volumen total aspirado. Bomba manual tipo inflador (Fig. 28): Son generalmente metálicas con válvulas que permiten dar más de un impulso sin que el aire salga por el tubo de aspira-ción. Cada aspiración equivale a 100 cc de aire. Frascos de agua (Fig. 29): Es un frasco de vidrio con agua en su interior, tiene un conducto en su parte inferior y una boca de admisión en su parte superior. El volumen de agua desplazado es igual al volumen de aire que circuló. Muestreadores de polvos y humos Impactadores en húmedo (Fig. 30):

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Fig. 21 Fig. 22 Fig. 23

Fig. 24 Fig. 25

Fig. 26

Fig. 28

Fig. 27

Fig. 30

Fig. 29

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Se basan en el principio de la precipitación inercial combinado con un aumento de la velocidad de la corriente gaseosa. El impactador tiene una entrada tubular que termina en una punta aguzada co-locada cerca del fondo. Un tubo lateral va conectado al sistema de aspiración. El chorro que entra choca contra el fondo y esto hace lugar a una subdivisión de las burbujas. El colector es previamente cargado con líquido, que no debe disolver las partículas. La división en burbujas hace más íntima la unión entre el aire y el líquido, con lo que la eficiencia de captación aumenta. Son eficientes para captación de partículas entre 450 µn y 1 µ. Conímetro (Fig. 31): Introducido en 1916 por Kotza fue muy usado hasta que técnicamente fue superado. Consiste en un pistón operado a resorte, y una placa de vidrio para impactar las muestras particuladas. Al deprimir el pistón y accionar el gatillo el aire se proyectaba con fuerza hacia la placa produciendo la impresión. El recuento se efectuaba con un microscopio que estaba adosado al instrumen-to.

Filtros Son muy utilizados para la recolección de muestras. La separación de las partí-culas se produce por alguno de los siguientes mecanismos. Tamizado: El filtro es un medio lleno de agujeros que dejan pasar solo partícu-las más pequeñas que esos agujeros. Impacto: El aire sufre rápidos cambios de dirección, las partículas por efecto inercial se proyectan hacia la estructura del filtro siendo retenida por este. Difusión: Utiliza el movimiento Browniano de las partículas muy pequeñas para retenerlas. Los filtros húmedos recogen partículas por adhesión entre estas y el líquido que impregna el filtro. Los filtros pueden ser de los siguientes materiales: Filtros de fibra celulósica (celulosa): El tamaño de poros es variable. Deben ser acondicionados antes y después del muestreo para controlar su humedad. La resistencia al aire es grande. Retienen partículas cuyo diámetro oscila entre 1 y 2 µn. Filtros de fibra de vidrio: Son eficientes para captación de partículas tan peque-ñas como 0,05 µn. No son afectados por el calor, retienen poca humedad, son quebradizos. Filtros porosos rígidos: Cerámicos, vidrio fritado, etc. No son útiles para partícu-las menores de 1 µn.

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Filtros membrana: (PVC, resinas epoxi) Retienen partículas menores que su tamaño de peso debido a un efecto electrostático. Filtros granulares: Son sustancias cristalinas que se colocan formando un lecho filtrante. Recogida la muestra, se disuelven en agua y las partículas suspendi-das se cuentan. Han caído en desuso. Precipitador electrostático (Fig. 32 y 33): Remueven las partículas de una co-rriente gaseosa impartiéndoles cargas eléctricas y luego haciéndoles adherirse a una superficie colectora con carga contraria. No sirven para gases, líquidos o sólidos que se evaporan a la temperatura de operación. Tienen muy alta eficiencia para partículas muy pequeñas. No deben usarse en atmósferas explosivas. Eficiencia de recolección 100 % para las partículas de 0,1 a 10 µn. Precipitador térmico (Fig. 34 y 35): Opera basado en el principio de termofore-sis, o sea el movimiento de partículas bajo la influencia de una gradiente de temperatura hacia una región más fría (repulsión térmica). Eficiencia de reco-lección 100 % para partículas de 0,01 a 10 µn. Equipos para discriminación selectiva de partículas por su tamaño (equipos de muestreo de dos o más etapas): Existen equipos de dos o más etapas que permiten separar las partículas en fracciones de distinto diámetro. Generalmente la segunda etapa permite recoger la fracción de interés sanitario. La primera etapa es una especie de trampa para eliminar partículas ubicadas por encima del intervalo de interés higiénico. Existen varios equipos para efec-tuar la discriminación de éste tipo, algunos de ellos son:

Ciclón + Filtro (2º etapa) Elutriador vertical + Filtro (2º etapa) Elutriador horizontal + Filtro (2º etapa) Pre-impactador + Impactador (2º etapa) Impactador en cascada Impactador en serie de placas

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Fig. 31 Fig. 32

Fig. 34

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Ciclón (Fig. 36): Es una estructura sin partes móviles en la cual la velocidad de una corriente de aire se transforma en un vortex (flujo en espiral de un fluido) encerrado, el cual por fuerza centrífuga dirige las partículas hacia las paredes del ciclón. Las partículas de mayor tamaño (diámetro) chocan contra la pared y caen hacia un colector, las más pequeñas continúan con la corriente de aire y salen por la parte superior. La eficiencia de retención de un ciclón es muy baja para partículas inferiores a 5 µn.

Fig. 35

Fig. 36

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Elutriador vertical (Fig. 37): En base a este equipo se estableció el límite de polvo de algodón libre de fibra. Es un tubo vertical terminado en cono truncado. El aire son partículas entre por la parte inferior y atraviesa el tubo lográndose un flujo laminar cerca del extre-mo superior, donde se coloca la 2º etapa (filtro). El largo del tubo debe ser el suficiente como para que el aire alcance un flujo laminar en la zona del equipo en que se produce la separación (largo aproxi-mado 600mm).

Eutriador horizontal (Fig. 38 y 39): Consiste en una serie de placas rectangula-res paralelas separadas formando canales o cámaras por donde circula el aire y las partículas caen por gravedad. Pre-impactador (Fig. 40): Es un equipo de muestreo desarrollado para retener microorganismos, para lo cual se requiere que ambas etapas sean húmedas para evitar la muerte de las bacterias por deshidratación. Impactador en cascada (Fig. 41): Permite dividir el polvo en varias fracciones, de acuerdo a su diámetro y posterior cuantificación. Consiste en cuatro hendiduras de impactación, de ancho decreciente montadas en serie, seguidas de un filtro especial de alta eficiencia. Requiere un recuento con microscopio. Sólo se puede usar mientras la cantidad recogida sea peque-ña.

Fig. 37

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Impactador en serie de placas (Fig. 42): Es una serie de placas transversales al flujo de aire. Al pasar por ellas el aire aumenta de velocidad y las partículas chocan con una placa. Se desarrolló para la separación de microorganismos. Avancemos un poco más…

Muestreo de gases Ampollas (Fig. 43): Son recipientes de vidrio de una capacidad conocida en cuyo interior existe vacío. Al romper el extremo (por la marca) se produce la aspiración del aire o muestrear, procediendo a sellar la entrada de aire y lle-vando la ampolla a un laboratorio para su posterior análisis. Botellas de vacío (Fig. 44): Son botellas de vidrio grueso. El agujero superior se cierra con un tapón especial el cual cuenta con una abertura para la inserción de una T de vidrio con 2 robinetes. Se conecta la botella a una bomba de vacío, se abre A y cierra B, esto produce vacío en el interior de la botella, el cal es medido con un manómetro. Luego se cierra A y queda en el frasco producido el vacío. Al abrir B se produce la suc-ción del aire a muestrear. Tubos detectores (Fig. 45): Son específicos para cada contaminante en particu-lar, retienen y analizan. Son tubos de vidrio rellenos con material adsorbente impregnados en reactivos que producen cambio de coloración cuando reaccio-nan con el contaminante que pasa a través de ellos. Requieren una bomba pa-ra efectuar el movimiento de la masa gaseosa. Hay de dos tipos según la forma de apreciar la concentración: — Por gradiente de color. — Por longitud de zona coloreada. Debe tenerse en cuenta lo establecido por el fabricante en cuanto a temperatu-ra, velocidad de pasaje de aire, fecha de vencimiento. Tubos de carbón activado (Fig. 46): Se basan en la capacidad de adsorción del carbón vegetal. La duración de los tubos cerrados es indefinida. La parte crítica es la desorción. Dosímetros pasivos: Se basan en la difusión molecular de los gases y su ad-sorción posterior por carbón. No tienen partes móviles ni fuentes de energía, tampoco requieren calibración previa. Detectores con cinta: Son cintas celulósicas impregnadas con reactivos. La cinta pasa por una ventana donde reciben una corriente de aire a muestrear (son llamadas tipo cassette).

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Medidor de gases combustibles (Fig. 47): Se basa en provocar la combustión del combustible existente en el ambiente, poniéndolo en contacto con un fila-mento de platino calentado a una baja temperatura. Consta de dos filamentos calentados por una corriente eléctrica, la muestra de gas entra en contacto con uno de los dos alambres y produce un aumento de temperatura que determina un aumento de resistencia, lo cual desequilibra el puente y provoca la desviación de la aguja del instrumento. La desviación está relacionada con la concentración del combustible. La escala se expresa en porcentaje de mezcla explosiva y también en porcentaje de gas combustible.

Ejemplifique con dos situaciones en que se utilicen los siguientes ins-trumentos: Bomba de pistón:________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Bomba de tipo Draguer:____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Conímetro:______________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Filtros de fibra de vidrio:____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Filtros granulares:_________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Precipitador térmico:_______________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________ Elutriador vertical:________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________

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Fig. 39

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Fig. 40

Fig. 41

Fig. 42

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Fig. 43

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Fig. 44

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Fig. 45

Fig. 46

Fig. 47

Sistema de Puente de Weston

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 4 Realice un mapa sinóptico de la presente unidad

Si usted estudió podrá responder las siguientes preguntas:

¿Qué determina la evaluación en riesgo?

¿Qué son los caudalímetros?

Mencione los mecanismos por los que se produce la separación

de las partículas

Diferencie el impactador en cascada y el impactador en serie de

placas

¿Para qué se utilizan los detectores con cintas?

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UNIDAD 5

CONTROL DE LOS AGRESORES

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UNIDAD 5: CONTROL DE LOS AGRESORES


• Interpretar las diferentes situaciones laborales en que debe aplicar los ins-trumentos y métodos para el control de los agresores

• Valorar la importancia de controlar la contaminación del aire

• Conozca los métodos de control de agresores Cuadro conceptual de la unidad

Métodos

Equipos

Diseño de controles

Cámara de sedimentación

Campanas

Ciclones

Separadores de polvos inerciales

Filtros

Precipitadores electroestáticos

Aislamiento

Sustitución

Ventilación

Húmedos

Modificación de procesos

Limpieza

Sistemas de ventilación

Diseño de ventiladores y conductos

Control de agresores en el am-biente de trabajo

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Control de los agresores

La prevención de los riesgos ocupacionales comporta procedimientos de inge-niería y de medicina. Mientras la ingeniería es responsable del logro de ade-cuadas condiciones ambientales, la actividad médica controla las condiciones de salud de los operarios.

La ventilación es el procedimiento más aceptado y difundido para la corrección de las condiciones del medio ambiente de trabajo. Sin embargo, previo al esta-blecimiento de un sistema de ventilación deben ser consideradas las posibili-dades de aplicación de otros métodos. Mediante este criterio pueden obtenerse algunas de las siguientes ventajas:

• Ciertos métodos de corrección pueden entrar en operación en menos tiem-po que el requerido para proyectar e instalar un sistema de ventilación.

• En algunos casos pueden combinarse con la ventilación dando un mejor resultado o bien pueden reducir la magnitud de la ventilación necesaria.

• A veces puede lograrse la protección a menor costo.

• La ventilación sola puede no ser suficiente o adecuada para lograr una pro-tección eficaz. En lo que sigue se enumeran diversos métodos de control:

Sustitución

La sustitución de sustancias tóxicas por otras de menor toxicidad reduce el riesgo de la exposición.

El ejemplo más notable es el uso de ruedas abrasivas artificiales de carburo de silicio o de óxido de aluminio en lugar de areniscas naturales, lo que ha permi-tido reducir el riesgo de silicosis. Históricamente el pulido o esmerilado de me-tales ha sido considerado desde tiempo atrás operación riesgosa. Paradójica-mente la fabricación de abrasivos de óxido de aluminio a partir de la bauxita introduce la enfermedad de Shaver, que es una fibrosis pulmonar difusa aso-ciada con enfisema y originada por la inhalación de humos provenientes de la fusión de la bauxita. En forma similar la arena ha sido reemplazada por el acero, el óxido de alumi-nio en la abrasión por proyección neumática. El tetracloruro de carbono, solvente tóxico usado en la limpieza a seco, ha sido reemplazado por el percloroetileno (tetracloroetileno) o por naftas o solventes de Stoddard. Los respectivos riesgos de vapor (relación entre la concentración de vapor en el ambiente que está en equilibrio con su fase líquida a 25 °C y la concentración permisible) son:

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Tetracloruro de carbono 5800 Percloroetileno 118 Solvente de Stoddard 7

Igualmente, cuando es posible, se sustituye el benzol otros solventes menos tóxicos. Se usan teluene y ciclohexane cuando requiere gran poder solvente (removedores de pinturas, cementos deprene) o bien naftas mezcladas con toluene si el poder solvente necesario es menor (diluyentes de lacas, cementos de gomas naturales). El plomo como componente de pinturas tiende a ser reemplazado por otros pigmentos menos tóxicos. Esto reduce el riesgo en la fabricación, aplicación y remoción de las pinturas. No siempre es posible la sustitución de sustancias por otras de menor toxici-dad. Por ejemplo la fabricación de nitrobenceno o clorobenceno requiere el uso de benzol.

Modificaciones en los proceso No pueden darse normas generales, cada caso requiere el estudio de las con-diciones particulares. Ejemplo 1: una tolva que alimente con material pulverulento cintas transporta-doras, tanques o vagonetas, puede ser provista de un conducto flexible en la descarga que reduzca a un valor mínimo la altura de caída. La ventilación local, aplicada al conducto o al tanque receptor, será mucho más efectiva que la ven-tilación general del local. Ejemplo 2: la ventilación hacia el exterior de tanques receptores de productos químicos puede evitar el pasaje de sustancias volátiles al local. Ejemplo 3: la centralización de operaciones riesgosas (por ej. colado de plomo en una fundición) puede reducir el número de personas expuestas y facilitar la ventilación localizada.

Control en la fuente de contaminación. Métodos húmedos El mejor ejemplo es el control de la dispersión de polvos mediante la inyección de agua en la perforación o trepanación de rocas. El agua se inyecta a través de un eje hueco impulsándolo hacia la cabeza cortadora donde emerge en el punto de corte que es el lugar donde se produce el polvo. La eficiencia de la humectación es superior al perforar hacia abajo, decrece progresivamente al inclinarse la herramienta de corte y es mínima hacia arriba. La eficiencia de-pende además del tipo de roca, siendo en general menos efectiva en las rocas cuarzosas que en las calcáreas. No obstante la perforación húmeda al aire libre en canteras provee suficiente por sí solo en minas subterráneas en las cuales debe ser complementado con ventilación positiva o por extracción. A veces se han agregado agentes humectantes con resultados discutibles. Una objeción fundamental al empleo del método húmedo en perforaciones está dada por el

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hecho de que el polvo no es removido sino que permanece en la zona de traba-jo donde puede posteriormente ser redispersado. Otros ejemplos: La inyección prolongada de agua a elevada presión en vetas carboníferas reduce la producción de polvo en el corte del carbón. La voladura en los frentes de minas origina cantidades considerables de polvos finos. El principal método de control es la ventilación general y la espera de un cierto tiempo para permitir la sedimentación del polvo. El uso de rociadores a través del túnel ayuda a confinar el polvo los gases en el frente de avance; la humectación general de las rocas minimiza la redispersión del polvo sedimen-tado por efecto de la presión de la onda explosiva. El uso abundante de agua es también importante durante la carga de vagonetas o cintas transportadoras; a medida que se carga aparecen continuamente nuevas superficies secas siendo necesaria la aplicación de agua en forma continuada. Los métodos húmedos no son eficientes en el esmerilado o aserrado a alta ve-locidad. Parte del polvo escapa sin mojarse y lo que es más importante parte del agua cargada de polvo es finamente pulverizada vaporizándose antes de caer dejando las partículas de polvo en un estado de alta dispersión.

La abrasión húmeda por pistola neumática (Hydroblast) proporciona un elevado grado de control del polvo. Emplea una corriente de agua de alta presión y cho-rro de arena para limpieza de la fundición. No solo el polvo en la fundición es removido por la corriente líquida sino que también es reducido el polvo en sus-pensión dentro del recinto de operación como resultado del efecto de remoción sobre la cantidad considerable de aire inducida en la vena líquida de alta velo-cidad. Es un efecto combinado de limpieza por impacto y efectiva humectación de la suciedad y la arena sobre la fundición.

Aislamiento

En algunos casos ciertos procesos o máquinas responsables de la contamina-ción de la atmósfera del local son pequeños, escasos en número o requieren la atención de reducido número de operarios. Si tal operación se ubica en un lugar espacioso el contaminante puede disper-sarse en el local y afectar a gran número de operarios. En este caso el aisla-miento de la operación limita el número de personas expuestas pudiendo estas ser protegidas a menor costo. Ejemplo: La abrasión neumática en un pequeño local mantenido a presión ne-gativa proveyendo de máscara al obrero. El aislamiento puede hacerse también en el tiempo. Ejemplo: las operaciones de limpieza que comportan el uso de sustancias tóxi-cas pueden hacerse por la noche en ausencia de la mayoría del personal do-tando a los operarios de elementos protectores. La pintura a soplete de objetos grandes y pesados puede hacerse por la noche o el fin de semana, sin necesi-

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dad de transportarlos a cabinas con extracción, proveyendo a los pintores con respiradores.

Buen mantenimiento y limpieza En las plantas donde se generan polvos o se trabaja con material pulverulento el polvo se deposita en el piso, vigas, maquinaria, etc. Los movimientos o vi-braciones pueden redispersarlo. Igualmente el material acumulado o despa-rramado puede ser triturado al caminar o pisarlo con vehículos y ser entonces dispersado. Lo anterior puede evitarse en parte construyendo locales con superficies lisas y fáciles de limpiar, sin salientes innecesarias. La limpieza frecuente y la obser-vancia de otras reglas de buen mantenimiento, tales como no permitir la acu-mulación de objetos en que pueda depositarse polvo o el almacenamiento al descubierto de materiales con sustancias volátiles, contribuyen a evitar la dis-persión de sustancias nocivas. La limpieza de pisos y máquinas debe hacerse por aspiración y no por una lí-nea de aire comprimido. Si se hace barrido debe ser húmedo. El material fácil-mente dispersable debe almacenarse en depósitos cerrados. El buen mantenimiento del equipo es aún más importante pues la contamina-ción puede tener su origen en fugas o pérdidas. Debe inspeccionarse en forma regular y frecuente tanques, cañerías, válvulas, bombas, guarniciones y equi-pos de ventilación reemplazando las piezas que sean necesarias antes de que ocurra su rotura.

Indique qué medidas sería conveniente tomar ante las siguientes situa-ciones laborales:

1. Una fábrica de muebles de madera, en la cual se genera una gran canti-dad de polvillo______________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________

2. Una fábrica de autos, donde deben pintar grandes objetos con pintura a soplete____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________

3. El corte de carbón, donde hay gran cantidad de pol-vo____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Avancemos más en el tema…

Ventilación industrial Objetivos El objetivo de la ventilación aplicada a la vivienda, oficinas, locales de espectá-culos, etc., es la creación de condiciones de "confort" higrotérmico y la elimina-ción de olores y bacterias. En contraste, la ventilación industrial se ocupa del control de la enorme varie-dad de sustancias que pueden contaminar el aire en los locales de trabajo y que se originan en los procesos productivos. Se ocupa también de la neutrali-zación del calor industrial. Su finalidad puede ser eliminar un riesgo para la sa-lud o bien mejorar condiciones, molestas u ofensivas. La ventilación puede consistir en el ingreso de una cantidad calculada de aire limpio exterior, suficiente para diluir los contaminantes reduciendo sus concen-traciones a valores permisibles predeterminados, o bien en la extracción local del aire contaminado en su lugar de origen.

Natural General Natural acelerada Ventilación Mecánica Aspirante Localizada Mecánica Insuflante Mixta

Ventilación natural: Es la forma de renovar el aire, sin usar medios mecánicos. Está basada en la corriente ascenso-rial del aire provocada por diferencia de tempera-tura.

Ventilación natural acelerada: Cuando es necesaria la eva-cuación con renovaciones del orden de 2 a 5 ve-ces el cubo del local, se colocan aspiradores está-ticos en el techo.

Ventilación mecánica: Cuando la ventilación natural es insuficiente, es necesario recurrir a la ventilación artificial, obteni-da por medios mecánicos.

Ventilación general: Es cuando se produce la ventilación total del local para producir sólo la evacuación del aire.

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Ventilación localizada: Se practica cuando ciertas actividades producen emanaciones agresivas que se dispersan en el lo-cal.

Ventilación aspirante: Aspirando aire del exterior de los locales y arro-jándolo al exterior.

Ventilación Insuflante: Insuflando en los locales una cierta cantidad de aire puro.

Ventilación mixta: Son instalaciones más complejas, usan simultá-neamente el ingreso de aire puro y evacuan el ai-re viciado.

Ventajas de la ventilación mecánica: — Permite realizar un dosaje regular del aire con el fin de conseguir un am-biente homogéneo. — Realiza un aislamiento completo de la atmósfera exterior. — Contempla la posibilidad de poner un local en sobrepresión. — Permite el acondicionamiento de los locales. — Permite todas las condiciones de evacuación del aire. Ventajas e inconvenientes de la ventilación aspirante e insuflante:

• Aspirante: — Conveniente cuando se desea efectuar la eliminación de polvos, humos y

vapores en el punto de producción. — Conveniente cuando se desea aplicar una ventilación general del aire viciado

de una fábrica, especialmente en la parte alta. — Ponen el local en depresión y provocan la entrada de aire frío.

• Insuflante:

— Ponen al local en sobrepresión. — El aire insuflado puede ser filtrado, calefaccionado, humectado y refrigerado. — La evacuación se efectúa naturalmente por aberturas y chimeneas. Ventilación forzada o aspiración localizada (Fig. 48) Consiste en captar aire contaminante cerca de la fuente de emisor del agresor, conducirlo por conductos y previa separación del tóxico aspirado con el aire, evacuación de la corriente gaseosa al exterior.

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Es conveniente conocer el comportamiento de los agresores en el aire que los contiene. Los vapores y gases forman con rapidez en el aire mezclas, y en consecuencia aspirando el aire, se aspira el agresor. Cuanto más cerca de la fuente de emisión, se coloca la captación, mayor será la cantidad de agresor que se aspire antes que éste se disperse en el ambien-te. El caso de material particulado es más complejo, depende del tamaño de las partículas. El tamaño de las partículas en suspensión oscila entre los 0,2 y 20 micrones. Las que tienen entre 10 y 20 micrones constituyen el mayor peso dentro de una cantidad de material particulado, pero el menor número. Las que oscilan entre 0,2 y 10 micrones observan el proceso inverso. Las partículas en suspensión en el aire, están sometidas a la acción de la gravedad y el movimiento Brow-niano. En caída libre, además de las fuerzas gravitacionales, existen otras de rozamiento, que se oponen a la caída. En ambientes industriales las corrientes de aire son de 6/6m/min. como mínimo, por lo que teniendo en cuenta sólo la acción de la gravedad, las partículas finas no tienen posibilidad de moverse independientemente en el aire, si se encuentran suspendidas. De lo anterior se deduce un principio fundamental en la aspiración localizada: "Los polvos finos de trascendencia higiénica, pueden considerarse como caren-tes de peso, o de capacidad de movimiento independiente en el aire, por lo que el control de este tipo de material se reduce al control del aire en que se en-cuentra suspendido". Podemos clasificar las partículas en suspensión en partículas inerciales, que responden a las leyes gravitacionales, y partículas finas, que son las que per-manecen en suspensión.

Se puede establecer un paralelo entre ambas:

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Detengámonos a ordenar la información…

Realice un cuadro sinóptico clasificando y caracterizando los diferentes tipos de ventilación.

Partículas inerciales Partículas finas

Caen por acción de gravedad. Constituyen el mayor peso. Pueden separarse por gravedad o impacto. No difractan la luz. Deben muestrearse por sedi-mentación. Se controlan con dificultad

Forman suspensiones estables. Constituyen el mayor número. Se separan solo por filtrado. Difractan la luz Se muestrea por aspiración Se controlan con el movimiento del aire.

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Diseño de los conductos Los agresores aspirados deben ser transportados a través de conductos hasta los equipos de control y/o retención antes de ser eliminados. Estos conductos deben ser construidos de material adecuado a las característi-cas del tóxico o agresor a fin de evitar el ataque por parte de éste. Dicho ataque puede ser abrasión o desgaste en caso de material particulado y ataque químico o corrosión en el caso de gases y vapores. Los conductos de un sistema de ventilación deben cumplir las siguientes fun-ciones: 1) Llevar el aire contaminado desde las diferentes campanas a un punto de tratamiento o descarga. 2) Mediante un buen diseño asegurar que cada campana capte el caudal de-seado o sea que en la superficie de control se establezca la velocidad requeri-da. 3) En el caso que el contaminante sea polvo asegurar su transporte. Si no se hace un diseño adecuado de conductos el aire tenderá a circular por el camino de menor resistencia distribuyéndose en una forma que no nos dará el caudal adecuado en cada campana. Todo conducto debe ser diseñado para que trabaje en depresión, es decir a una presión menor que la atmosférica. Con esto se logra que en casos de pinchadura de la cañería o conductos el aire ambiental penetraría en ellos en vez de dispersarse el agresor transportado al ambiente. Debe evitarse largos recorridos, curvas bruscas o cualquier otra singularidad que provoque el depósito de partículas dentro de los conductos. En aspiracio-nes de este tipo el ventilador debe colocarse al final del sistema, con esto ga-rantizamos una depresión a lo largo del mismo y que además el aparato no sea atravesado por el aire con agresores, lo que permite alargar la vida útil del mismo. En la circulación del aire a través de conductos, debemos tener en cuenta en función de la velocidad y del diámetro del conducto, y expresar en forma de pérdida de carga o presión en mm de columna líquida por metro de conducto. Captación de aire en un sistema de ventilación Se utiliza el término campana, en sentido amplio, para cualquier abertura, inde-pendiente de su forma o disposición, sometida a succión. Objetivo del diseño de campanas Obtener un efectivo control de contaminante con el menor caudal aspirado po-sible y con la menor pérdida por entrada posible (mínimo consumo de energía).

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Para esto, se requiere un conocimiento suficiente de la operación o proceso que se está controlando. Clasificación de campanas de captación 1) Confinamiento del proceso El caso ideal es que la campana de captación encierre totalmente la fuente contaminante. En este caso el caudal a aspirar, será muy pequeño. El objetivo principal de la ventilación será el mantener una depresión suficiente que impida que el aire contaminado no pueda pasar al ambiente exterior por fisuras. 2) Campanas exteriores Constituye el caso extremo opuesto al anterior, en que la fuente contaminante está fuera de los límites físicos de la campana. Todo elemento de aire contaminado estará sometido a dos movimientos: Uno debido a las corrientes de aire generadas por el proceso contaminante y otro provocado por la aspiración. La aspiración deberá ser lo suficiente para que el movimiento resultante del aire contaminado haga ingresar a éste en la campana.

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El caudal de aire a aspirar será grande, pues necesariamente se debe aspirar el aire no contaminado puesto en movimiento. Este caudal aumentará apreciablemente, con el alejamiento de la fuente con-taminante, por esto la captación debe necesariamente ubicarse lo más cerca posible de la fuente. 3) Cabinas En realidad la mayoría de los casos que se presentan en la práctica son esta-dos intermedios entre el confinamiento del proceso y la campana exterior. Dentro de estos casos están las cabinas. Se denomina así a toda campana de captación que presenta un frente total o parcialmente abierto. La fuente contaminante está dentro de la campana de captación. Para lograr en este caso un control efectivo del contaminante, la aspiración de-be ser lo suficiente para inducir en el frente abierto una velocidad del aire ade-cuada que impida que el aire contaminado pueda pasar al exterior. Habitual-mente esa velocidad inducida está en el orden de 0,25 a 1 m/s. Con el área total del frente abierto y la velocidad fijada se estima el caudal a aspirar. Ejemplos de cabinas: Campanas de laboratorio - Cabinas de pintado 4) Campanas receptoras Ciertos procesos inducen una corriente de aire contaminado apreciable y con una trayectoria no aleatoria sino definida. Ejemplos: la corriente de aire induci-da por procesos con liberación de calor. Se induce en este caso una corriente ascendente debido a la diferencia de den-sidad del aire.

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En este caso la función de la campana es simplemente la de recibir la corrien-te de aire inducida por el proceso. El caudal de aire a aspirar se determinare estimando el caudal inducido. Otro ejemplo de campana receptora: Campana utilizada en la ventilación de una pulidora. A los efectos de la captación de los contaminantes, debe tenerse en cuenta los siguientes principios: — El aire limpio debe recorrer al trabajador de arriba hacia abajo o de atrás hacia adelante. — Las campanas o dispositivos de captación deben encontrarse lo más próximo posible del lugar de emisión del agresor. Este último principio se debe a que la velocidad de aspiración decrece y se ha-ce cero a un diámetros de la boca de aspiración. Cada situación tendrá un diseño especial y no pueden darse fórmulas definiti-vas sino generales. Para los casos que haya que aspirar sustancias combustibles o explosivas de-ben tomarse recaudos especiales para evitar problemas en el sistema de aspi-ración. Diseño de equipos de control y retención de agresores Los equipos de control y retención de agresores están indicados por las si-guientes razones: — Prevención de riesgos para la salud.

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— Prevención de molestias y riesgos ambientales para el vecindario. — Recuperación de material valioso. De no proyectar este tipo de equipos, lo único que haríamos sería cambiar el tóxico de lugar. Independientemente de las fuerzas que actúan sobre las partículas, los extrac-tores de polvo se pueden clasificar en secos o húmedos. En algunos extracto-res se emplea agua (ciclones húmedos, filtros de arena) y en otros aceite. Cuando ningún sistema es capaz de proporcionar el grado de purificación refe-rido se emplea un aparato que combine dos o más de los efectos mencionados (por ejemplo un ciclón con un filtro de mangas en aceite). Para facilitar la eliminación del polvo, se han aplicado recientemente varios mé-todos para aglomerar las partículas antes de su extracción. Con este objeto se pueden emplear técnicas ultrasónicas que se basan en que las ondas aumen-tan la posibilidad de colisiones entre partículas y, por tanto, si estas son capa-ces de aglomerarse provocan la formación de partículas de mayor tamaño que facilitan el proceso de extracción subsiguiente. También se provoca la aglomeración cuando se pasa el aire a altas velocida-des a través de una cortina de aire. En las cámaras de sedimentación se utiliza a veces un chorro de vapor con el mismo propósito. El funcionamiento de un separador de polvos se evalúa mediante las siguientes características: 1) su eficacia de extracción 2) el caudal de aire en m3 o ms3 / m2 de área filtrante 3) la resistencia aerodinámica Los filtros de tela y de láminas se caracterizan por su capacidad de retención de polvo, es decir, por la cantidad de polvo capturada por el filtro antes de que la resistencia aumente hasta un valor especificado. La eficacia de extracción es la relación expresada en porcentaje, entre el peso del polvo retenido, y el peso del polvo entrante en un tiempo determinado.

Mencione una situación en la cual debería usarse cada una de los si-guientes conductos: Campanas exteriores_____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Cabinas________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________

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Campanas receptoras_____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ Cámaras de sedimentación Las cámaras de sedimentación son los aparatos más sencillos entre los em-pleados para extraer las partículas sólidas suspendidas en el aire, son de larga duración y fáciles de construir y manejar. Se usan principalmente para extraer polvos relativamente gruesos, o para efectuar una extracción previa que debe completarse posteriormente con otros separadores de polvo. La forma tradicional de las cámaras de sedimentación es un paralelepípedo alargado. El aire cargado de polvo entra en las cámaras en forma de chorro cuya propagación y recirculación dependen de la situación del conducto de en-trada y de la sección transversal y longitud de la cámara. Como hemos visto, las partículas abandonan la corriente de aire debido a fuer-zas gravitacionales. En la siguiente figura vemos una cámara de sedimentación tipo laberinto. Los diversos deflectores hacen que el chorro se extienda en todas direcciones per-diendo velocidad rápidamente; los remolinos que se forman son útiles para se-parar las partículas finas. En la otra figura vemos la configuración de la corrien-te de aire dentro de esta cámara.

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Ciclones

El ciclón es un aparato sencillo que sirve para extraer las partículas suspendi-das en el aire. Se emplea principalmente para purificar aire viciado cuyo conte-nido inicial de polvo sea muy elevado.

Sus principales ventajas son:

• la capacidad,

• la sencillez de fabricación,

• el fácil mantenimiento y

• la elevada eficacia. El aire cargado de polvo se alimenta tangencialmente por la parte superior ci-líndrica a través de una entrada de sección transversal rectangular. La corriente sigue una trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo del cono y después asciende por el eje de simetría, moviéndose aún en espiral. El aire más o menos libre de polvo abandona el ciclón por un tubo situado en la parte superior. Debido a su tendencia a mantener la dirección inicial, las partículas arrastradas por la corriente giratoria de aire, se acercan gradualmente a la pa-red externa del ciclón. El polvo precipitado descarga por un tubo que sale del fondo del cono. El efecto extractor no depende de la posición del eje del ciclón el cual puede ser horizontal, vertical o inclinado. La corriente que antes de entrar al ciclón es totalmente uniforme y simétrica, sufre una transformación. En la primera vuelta las velocidades mayores se ob-servan cerca del eje (como en un codo de pequeño radio) pero después las velocidades máximas, sobre todo en un ciclón cilíndrico se van acercando gra-dualmente a la pared. En los ciclones cónicos, las velocidades máximas se ob-servan en la mitad del radio o incluso más cerca del eje. Observando la figura, se ve que en la parte cónica hay dos corrientes helicoida-les coaxiales que giran en el mismo sentido. La corriente externa que se dirige hacia abajo y es adyacente a las paredes del ciclón, al llegar al fondo del cono, se convierte en la corriente interna ascendente. Las partículas suspendidas en el aire que entra en el ciclón, siguen este movi-miento giratorio y a consecuencia del mismo, son transferidas gradualmente hacia las paredes externas, y después caen al fondo del cono en parte por gra-vedad y en parte porque son arrastradas por la corriente. En el eje del ciclón, particularmente en la parte inferior del cono, se produce una considerable reducción de presión, la cual en los ciclones cónicos es aproximadamente igual a la presión estática de entrada. A consecuencia de esta disminución de la presión en la parte inferior del cono, resulta imposible descargar directamente el polvo a la atmósfera, pues entraría aire del exterior a través del tubo de descarga arrastrando la mayoría del polvo hacia la salida del aire, anulando así casi totalmente el efecto extractor del ciclón. Por otro lado no se puede permitir que el polvo se acumule en el cono, el cual no debe conside-rarse como una tolva. En este caso, el polvo depositado, también empezaría a

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ser agitado por la corriente giratoria que lo arrastraría hacia la salida del aire limpio. Un método conveniente para impedir que el polvo se acumule en el cono, con-siste en instalar dos válvulas que no dejen pasar aire al tubo de descarga del cono, acopladas mecánicamente de modo que cuando una se abra la otra se cierre. Otro método consiste en conectar el tubo de descarga a un colector de polvos estanco y de capacidad adecuada del cual se pueda retirar periódicamente el polvo. La eficiencia de estos aparatos, se encuentra en alrededor de un 90 % depen-diendo su variación del tamaño, tipo y peso de las partículas a separar. Las mejores eficacias de extracción se obtienen con el separador centrífugo de película de agua (ciclón húmedo). Este aparato consta de un cilindro vertical cuya pared interna está cubierta por una película de agua que fluye hacia aba-jo. El aire cargado de polvo se alimenta por un conducto rectangular conectado tangencialmente a la parte posterior del cilindro. El aire limpio descarga por un empalme parecido al de entrada situado en la parte superior del cilindro, colo-cado de forma adecuada para que reciba la corriente de aire. En el fondo del cilindro hay un tramo cónico que está provisto de un tubo por el cual se descar-ga el agua contaminada. La película de agua que circula por la superficie interior de la pared es esencial para un correcto funcionamiento. En un ciclón seco ordinario el polvo extraído descarga solamente por el fondo del cono, de modo que las partículas que lle-gan a la pared en las primeras vueltas pueden ser arrastradas de nuevo por la corriente. En un ciclón de película de agua, en cambio, las partículas de polvo que llegan a la pared húmeda son arrastradas inmediatamente por el agua; en este tipo de ciclones las partículas de polvo tampoco pueden rebotar en la pa-red y penetrar en la zona central ni tampoco pueden reentar la corriente de aire que emerge del ciclón. La eficiencia de estos equipos es de alrededor de un 95 % dependiendo, como en el caso anterior, del tipo, tamaño y peso. Cuanto mayor sea la velocidad de ingreso o velocidad circunferencial dentro del ciclón y menor su diámetro, mayor será el factor de separación, es decir será más pequeña la partícula separada. Esto ha dado lugar al diseño de multi-ciclones, los cuales llegan a retener partículas inferiores a los 10 micrones. Separadores de polvos inerciales

Un separador de polvo inercial consiste en muchos troncos de conos de diáme-tro gradualmente decrecientes, separados por una distancia definida. Los co-nos individuales se mantienen rígidamente en su sitio gracias a una armadura de lámina de acero colocada lateralmente. Las láminas están colocadas longi-tudinalmente en el exterior del extractor y están unidas por dos bridas que la sujetan por los extremos.

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El aire contaminado entra por el extremo ancho, y el aire limpio sale por las aberturas anulares que quedan entre cono u cono. Una pequeña cantidad de aire que arrastra el polvo retenido, descarga por el extremo delgado en un co-lector de polvo, ya sea directamente o a través de un separador intermedio de polvo. Este separador intermedio puede ser, un pequeño ciclón, cuyo tubo de descarga acostumbra estar conectado a la boca de aspiración del ventilador. Debido a la forma cónica del separador el caudal de aire que pasa por estas rendijas anulares es relativamente uniforme. Para pasar por estas rendijas el aire debe cambiar de dirección efectuando un giro de 150° aproximadamente. Las partículas que chocan por las paredes inclinadas de los conos adquieren una componente velocidad que tiende a hacerlas regresar al centro del separa-dor. Los extractores de polvo inerciales se pueden emplear separadamente o en batería y pueden instalarse tanto en el lado de aspiración como en el de im-pulsión de un ventilador. La eficacia de separación de estos aparatos se encuentra en el orden del 90 %, dependiendo esto no solo del tipo de partícula sino también de la calidad del separador, por ejemplo de la precisión de las dimensiones de los anillos y de la correcta instalación del tubo de descarga. Los separadores de polvo inerciales no son recomendables para polvos fibrosos o grasientos pues pueden obstruir el paso de aire entre anillos.

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Filtros de tela Cuando el aire cargado de polvo pasa a través de un filtro de tela, las partículas se adhieren al material debido principalmente a fuerzas inerciales que la depo-sitan sobre los hilos. La capacidad de captación de la tela es mayor cuanto más compacto es el tejido. Los tejidos rizados y gruesos, especialmente los de lana son muchos más efectivos que los tejidos delgados y lisos de algodón, exis-tiendo actualmente una gama mucho más variada de tela filtrante de tejidos mezcla o sintéticos y los ya muy conocidos no tejidos. A medida que se van llenando de polvo, la resistencia de los tejidos rizados aumenta más lentamente que la de los tejidos lisos. La tela forma bolsas sostenidas por armazones de alambre o se coloca tensa-da en bastidores; para obtener una mayor compacidad los bastidores forman celdas en las que la tela se coloca en zig-zag. Cuando el filtro se pone en fun-cionamiento la tela limpia se obstruye cada vez más con el polvo, aumentando la resistencia del paso del aire y disminuyendo el caudal tratado. En la primera etapa del funcionamiento, la deposición de polvo suele efectuar-se en forma de una capa más o menos uniforme repartida sobre la tela. Esta capa, que es porosa, se suma a la acción de la tela, mejorando la capacidad de captación. A medida que la capa de polvo va aumentando de espesor, crece la resistencia del filtro. Si se sacude una tela colmada de polvo, cae parte del polvo adherido en su superficie, pero la resistencia al paso del aire de la "tela limpia" nunca vuelve a ser tan bajo como cuando era nueva. Con el tiempo, después de ser usada y sacudida varias veces la resistencia de la tela limpia adquiere un valor constan-te. Este valor depende de las frecuencias de las sacudidas.

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La extracción de polvo es mucho más eficaz, si además de sacudirla se somete la tela a una corriente inversa de aire limpio. Por este procedimiento, disminuye considerablemente la resistencia inicial constante de la tela limpia. Si la tela se sacude y sopla a intervalos regulares de 3 a 5 minutos la resistencia y el caudal se pueden considerar constantes. Los mejores resultados se obtienen con filtros de mangas con soplado y sacu-dido automático. Son superiores a los filtros de bastidores en zig-zag. Los tipos más sencillos de filtro de tela carecen de dispositivos mecánicos para la limpieza. La tela de estos filtros se limpia periódicamente mediante sacudido y cepillado. La capacidad de captación de polvo de un filtro de tela depende de:

• el tipo y la clase de tela a utilizar;

• el contenido inicial de polvo del aire;

• el tipo de polvo y su distribución por tamaño de partículas;

• y también la cantidad de polvo captado por el filtro; la carga, es decir, la canti-dad de aire por m2 de tela por hora. Los filtros de tela no deben utilizarse si existe la posibilidad de que la tempera-tura del aire descienda por debajo del punto de rocío, lo que provocaría la con-densación de agua sobre el tejido. El polvo húmedo tapa los poros del tejido. Filtros de manga En la siguiente figura se muestra un modelo en el cual las bolsas se limpian mediante un dispositivo automático para soplar y sacudir. En los filtros de mangas el caudal varía entre 150 y 180 m3/h por m2 de tela filtrada, según el contenido de polvo del aire incidente.

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Filtros de bastidores En la siguiente figura podemos observar uno de estos filtros provistos de un mecanismo para sacudir periódicamente la tela y de una tolva para recoger el polvo. Este tipo de filtro se utiliza en combinación con una cámara de sedimen-tación o un ciclón que purifique previamente el aire. En estos filtros se emplean telas lisas muy compactas debido a que no se pue-den invertir el sentido en que circula el aire. Todos estos sistemas de filtros tienen una muy alta eficiencia dependiendo del tipo de partículas y el tipo de tela filtrante a utilizar. Filtros impregnados de aceite

En los filtros impregnados de aceite la materia filtrante está cubierta por una capa de aceite. El material filtrante puede consistir en anillos metálicos de pa-red delgada, anillos de porcelana, fibra de vidrio, tamices de metal corrugado, virutas metálicas, etc. Se utilizan para extraer el polvo fino contenido en el aire cuando su concentración está comprendida entre 10 y 20 mg/m3.

Generalmente consiste en una caja metálica en la cual dos de sus lados están cubiertos por una tela de alambre. El espacio comprendido entre las telas de alambre de las cajas se llenan con anillos metálicos o de porcelana de pared delgada y 12 mm. de diámetro. Tal como lo muestra la figura. Las celdas después de sumergidas en un baño de

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aceite y de dejar escurrir el aceite sobrante se colocan en el filtro. El aceite de-be ser viscoso inodoro y de secado lento. Son varios los aceites empleados, por ejemplo aceite para husillos, lubricantes para cilindros de buena calidad, etc. El área filtrante requerida se obtiene colocando varias celdas en un armazón. El conjunto de celdas forma una superficie horizontal, vertical, inclinada, plana ó zigzagueante. Tal cual lo vemos en la siguiente figura. El aire cargado de polvo sigue un camino en zigzag al pasar a través del mate-rial del relleno de las celdas, por lo que se ve obligado a cambiar de dirección continuamente y las partículas de polvo que lleva en suspensión chocan contra los anillos en lo que se quedan adheridos. A medida que avanza el proceso, las partículas captadas por el filtro disminuyen gradualmente el área transversal libre. Esto aumenta la resistencia al paso del aire y disminuye el caudal y la eficacia. Para obtener el efecto purificador especificado y mantener constante la resistencia, las celdas contaminadas se reemplazan por celdas limpias, des-pués de un período determinado, por el contenido inicial de polvo y caudal. Las celdas contaminadas se limpian con una solución caliente de soda, se secan y se vuelven a impregnar de aceite y se emplean nuevamente. La eficacia de los filtros con relleno de anillos metálicos de pared delgada pue-de alcanzar el 99% para un caudal de 4.000 - 5.000 m3/h.m2 de superficie fron-tal libre.

Filtro impregnado de aceite con lavado automático este tipo de filtro consta de un armazón en cuyo interior se mueve una cinta sin fin por unas guías vertica-

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les ranuradas. La cinta consiste en numerosos paneles de malla de acero que se superponen, y por los cuales debe pasar el aire atravesando unos 16 pane-les. La cinta se mueve con una velocidad de 1,8 a 3,5 mm/min. y en el fondo del filtro pasa por un baño de aceite que sirve para limpiar los paneles sucios y re-cubrirlos con una capa de aceite que captura más polvo. El sedimento se reco-ge en un sumidero situado debajo del baño que se limpia una o dos veces por mes. Este aparato tiene una eficacia de 96 a 98 %.

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Filtros de papel Tal como lo muestra la siguiente figura, el material filtrante es papel de calidad especial, fino, suave y poroso. Para el filtro que muestra la figura, la superficie filtrante efectiva es de 2 m2. La eficacia y la resistencia al paso del aire dependen del número de hojas de papel filtrante, de su cali-dad, y también del tipo de polvo y de su distribución por tamaño. Los filtros de papel se emplean para purificar aire cuya concentración de polvo inicial sea de 2-5 mg/m3. Estos filtros pueden ser también construidos sobre armazones de cartón y ser totalmente descartables. Se los utiliza como prefiltros de otros de mayor efi-ciencia como ser los absolutos. Filtros de aspersión

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En los filtros de aspersión los lechos filtrantes de anillos ó grabas se mojan desde arriba mediante pulverizadores de agua. Las partículas de polvo se ad-hieren en las superficies húmedas al verse obligadas a seguir un camino tor-tuoso a través del lecho. Algunas son arrastradas por la corriente de agua, pero el resto permanece en la superficie del material de relleno o en los espacios libres. Por esto el relleno debe lavarse periódicamente pues el relleno sucio aumenta la resistencia al paso del aire lo que lleva consigo una disminución de la eficacia. La eficacia de los filtros de aspersión depende de la granulometría del polvo, de las características del material del relleno, del caudal del aire, del espesor del lecho, de lo húmedo que esté el lecho, y de la dirección de la corriente de aire con respecto a la del agua. Para obtener una buena extracción de polvo, con estos equipos, el contenido inicial de polvo no debe ser mayor de 10 a 40 mg/m3, con lo que se obtendrá una eficacia de un 80 al 95 % para partículas de 0,5 micrones. Filtros de malla Los filtros de malla se fabrican con tela metálica de malla de 2-4 mm. Se utili-zan para extraer del aire el polvo fibrozo. La malla se coloca en un marco de madera o de metal. Para ganar espacio los marcos se colocan en zig-zag.

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Después de cierto tiempo el polvo que se deposita sobre la tela metálica forma unos conglomerados característicos de "algodón" (el filtro "con tela"). Estos constituyen una capa filtrante adicional que aumenta de espesor hasta que se caen total o parcialmente. Este proceso se repite, por lo que después de la coagulación inicial, tanto la eficacia como la resistencia del filtro pueden consi-derarse más o menos constante. Si esta clase de filtro se utiliza para el aire recirculado en un sistema de ventila-ción, es necesaria una segunda etapa para completar la extracción. En la siguiente figura vemos un filtro de malla en el cual las fibras son recogi-das por un rodillo que las arroja a un depósito colector. El aire limpio sale por los extremos del tambor el cual gira movido por una rueda de trinquete. Precipitadores electrostáticos Se caracterizan por una alta eficiencia y casi no tienen resistencia al paso del aire. El polvo que pasa se carga eléctricamente al pasar cerca de electrodos ionizados de carga negativa y luego es recolectado en placas o tubos ionizados con carga eléctrica positiva. Como no se puede acumular indefinidamente polvo sobre las placas se debe proceder a su limpieza periódica que se lleva a cabo vibrando o golpeando las placas con lo cual el polvo se desprende y cae. La eficiencia de retención es independiente del diámetro de las partículas, y es muy eficiente aún para partículas de diámetro inferior a 1 micrón.

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No están indicados para la recolección de polvos inflamables debido al riesgo de presencia de chispas cuando se acorta la distancia entre electrodos por la acumulación de polvo.

Teniendo en cuenta la clasificación de los filtros, realice un cuadro de doble entrada estableciendo las diferencias, las ventajas y desventajas y las situaciones más oportunas para la utilización de cada uno de los tipos de filtros.

Continuamos con la lectura… Otros separadores de polvo Filtro absolutos: poseen una eficiencia del 99,97 % para partículas de 0,3 mi-crón o mayores. Se utilizan para el filtrado del are de inyección en áreas estéri-les. Almohadillas de aluminio: están compuestas por varias láminas de aluminio desplegado las cuales retienen el polvo por impacto, se los puede impregnar con sustancias adhesivas, son lavables recuperables, se los fabrica para distin-tas eficiencias, la velocidad de pasaje del aire es de 100 mt. por minuto por m2 de superficie.

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Almohadilla de lana de vidrio: son bastidores de cartón con metal desplegado en dos de sus caras, rellenas con lana de vidrio no disgregante, se los utiliza como filtros en tomas exteriores para aire acondicionado, son muy económicas, descartables. Separador húmedo por turbulencia: son equipos en los cuales se inyecta el aire con polvo en una batea con agua en la cual se provoca una turbulencia que efectúa la humectación del material en muchos casos su total retención. Au-menta las posibilidades inerciales de las partículas por el incremento de su ma-sa, facilitando su posterior separación. Se utiliza con polvos muy higroscópicos. Con el agregado de picos pulverizadores podemos transformar estos equipos en eficaces lavadores de gases.

Diseño de los ventiladores Tipos de ventiladores: Los ventiladores se clasifican en dos grupos: — Centrífugos: en que la corriente de aire se establece radialmente a través del rodete. A su vez éstos ventiladores se clasifican por la forma de sus álabes o aletas, pudiendo ser estas curvadas hacia adelante, hacia atrás o radiales (rec-tas). — Axiales: en los que la corriente de aire se establece axialmente a través del rodete. Estos se clasifican en ventiladores de hélice axial y con aletas directri-ces. El ventilador centrífugo se utiliza en la mayoría de las aplicaciones de confort en virtud de su alto margen de funcionamiento, alto rendimiento y presiones relativamente elevadas. Además, la boca de entrada de un ventilador centrífugo se puede conectar con facilidad aun aparato de gran succión transversal mientras la boca de descarga se conecta fácilmente a conductos relativamente pequeños. El flujo de are puede variarse de manera que se adapte a los requisitos del sistema de distri-bución de aire mediante simples ajustes de dispositivos de transmisión del ven-tilador o del control. Los ventiladores axiales son excelentes para aplicaciones de gran volumen de aire, en que los niveles de ruidos son de importancia secundaria, por lo que se suele utilizar en aplicaciones industriales. Los ventiladores centrífugos de aletas curvadas hacia adelante alcanzan sus máximos rendimientos con bajas velocidades, pequeños caudales y altas pre-siones estáticas. En cambio los axiales alcanzan un mayor rendimiento con altas velocidades, grandes caudales y bajas presiones estáticas. Características de los ventiladores centrífugos:

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Tipos de ventilador Ventajas

Curvado hacia adelante — Funciona a velocidad relativamente baja en comparación con los otros tipos para un mismo caudal.

— Ventilador más pequeño para un servicio dado, excelente para unidades compactas de ventila-dor y serpentín.

Radial — Se limpia por sí mismo. — Puede ser proyectado para que tenga elevada

resistencia mecánica estructural a fin de obtener altas velocidades y presiones.

Curvados hacia atrás — De mayor rendimiento. — Más silencioso que otros.

Elección del ventilador: Los factores que intervienen en la elección de un venti-lador son: — Caudal de aire. — Presión estática. — Densidad del aire (cuando es diferente a la normal). — Nivel de ruidos. — Espacio disponible. — Naturaleza de la carga. Leyes de los ventiladores

Q = Flujo o caudal (m3/hora) N = Velocidad de rotación (r.p.m.) p = Presión (mm ca) P = Potencia (Kw o CV) D = Diámetro de hélice (mm o m) W = Densidad del aire (Kg/m3) R = Rendimiento

a) Tomando D = cte.

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Ventilación

1. El flujo varía directamente con la velocidad de rotación.

2

1

2

1

NN

QQ

=

2. La presión desarrollada varía con la velocidad de rotación al cuadrado. 2

=

2

1

2

1

NN

pp

3. La potencia absorbida varía con la velocidad de rotación al cubo. 3

=

2

1

2

1

NN

PP

b) Tomando N = cte. 4. El flujo varía con el diámetro de la hélice al cubo.

3

=

2

1

2

1

DD

QQ

5. La presión desarrollada varía con el diámetro de la hélice al cuadrado.

2

=

2

1

2

1

DD

pp

6. La potencia absorbida varía con el diámetro de la hélice a la quinta.

5

=

2

1

2

1

DD

pp

c) Variando N y D. 7. El flujo varía con la velocidad de rotación por el diámetro de la hélice al cubo.

2

=

2

1

2

1

2

1

DD

. NN

QQ

8. La presión desarrollada varía con la velocidad de rotación al cuadrado por el diámetro de la hélice al cubo.

107


Ventilación

3

=

2

12

2

1

2

1

DD

. NN

pp

9. La potencia absorbida varía con la velocidad de rotación al cubo por el diá-metro de la hélice a la quinta.

5

=

2

13

2

1

2

1

DD

. NN

PP

d) Relativas a la densidad con N = cte. 10. El flujo no varía con el cambio de densidad. 11. La presión desarrollada varía con el cambio de densidad.

2

1

2

1

WW

pp

=

12. La potencia absorbida varía con el cambio de densidad.

2

1

2

1

WW

PP

=

Datos de consideración Temp. bajas hasta 0 °C Aumentan la potencia un 7 % Temp. altas hasta 50 °C Disminuyen la potencia un 9 % Presión barométrica hasta 800 mm Aumentan la potencia un 5 % Presión barométrica hasta 700 mm Disminuyen la potencia un 8 % Altitud hasta 400 m bajo nivel mar Aumenta la potencia un 5 % Idem hasta 1000 m sobre nivel mar Disminuye la potencia un 10 %

Rendimiento de un ventilador

272320 P.p . Q R =

P.CV Diseño de las evacuaciones

108


Ventilación

Los conductos finales de equipos de aspiración cuyos efluentes hayan sido convenientemente tratados, pueden evacuarse a cualquier altura respecto al nivel del piso. Sin embargo los sistemas de seguridad aconsejan evacuar a los cuatro vientos. Para evitar el ingreso de agua de lluvia, se han desarrollado toda clase de sis-temas y coberturas denominadas generalmente sombreretes. Estos elementos, si no están bien diseñados, provocan una pérdida de carga adicional, sin ninguna finalidad práctica. Lo ideal sería diseñar sombreretes tipo cono invertido, con el vértice hacia aba-jo con lo cual evitamos la entrada de agua de lluvia y no entorpecemos la natu-ral salida de aire evacuado.

Teniendo en cuenta lo desarrollado hasta el momento en estos primeros cinco módulos, realice un cuadro conceptual relacionando los diferentes temas.

109


Ventilación

TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 El edificio se encuentra situado en una ciudad con una calidad de aire exterior

muy buena (de la tabla 5, C0 = 0 decipol). Se desea obtener una calidad del

aire interior correspondiente a la categoría C (de la tabla 1, Ci = 2,5 decipol o el

30% de insatisfechos). Está permitido fumar y se estima una proporción de fu-

madores del 40% (de la tablas 2, 3 olf por ocupante), el grado de ocupación es

de 0,07 ocupantes por metro cuadrado.

Los materiales utilizados son de tipo estándar (de la tabla 5, 0,3 Olf/m2). El principio de

funcionamiento de la ventilación es por desplazamiento y se estima una eficacia de

1,3.


Mencione y caracterice los diferentes métodos de control

alternativos a la ventilación.

¿Cuál es el objetivo de la ventilación industrial?

Caracterice los diferentes tipos de partículas.

¿Qué funciones cumplen los conductos de un sistema de

ventilación?

Establezca las diferencias de los tipos de ventiladores.

¿Qué ventajas y desventajas tienen los filtros de mallas?

¿Y los de papel?

110


Ventilación

ANEXO 2

111


Ventilación

Criterios para estándares de ventilación de interiores

Por: Ana Hernández Calleja Lic. en Ciencias Biológicas

Centro Nacional De Condiciones De Trabajo

Introducción La función primaria de un edificio en el que se desarrollan actividades de tipo no industrial (p.ej.: oficinas, escuelas, viviendas, etc.) es proporcionar a los ocupantes un ambiente confortable y saludable en el que trabajar. Esto depen-de, en gran medida, de que el sistema de ventilación/climatización tenga un diseño, un funcionamiento y un mantenimiento apropiados. Estos sistemas, por tanto, deben proporcionar unas aceptables condiciones térmicas (temperatura interior y niveles de humedad), y una calidad de aire in-terior, así mismo, aceptable; es decir, deben procurar que la mezcla del aire exterior con el interior sea la adecuada, y deben disponer de sistemas de filtra-ción y limpieza del aire capaces de eliminar los contaminantes presentes en el mismo. La idea de que el aire exterior limpio es necesario para proporcionar bienestar en interiores ha sido expresada desde el siglo XVIII. Benjamín Franklin recono-cía que el aire de una habitación es más saludable si se proporcionaba ventila-ción natural, es decir, si se abrían las ventanas. En el siglo XIX se creía que proporcionar grandes cantidades de aire exterior podía ayudar a rebajar el ries-go de contagio de enfermedades tales como la tuberculosis. Los estudios realizados durante los años treinta mostraron que, en función del volumen de una habitación, se requerían entre 17 y 30 m3 de aire exterior por hora y ocupante, para diluir los bioefluentes humanos a concentraciones que no causaran molestias debidas al olor.

En esta Nota Técnica de Prevención se presentan los resultados de los traba-jos de P. O. Fanger y su grupo de trabajo, referentes al establecimiento de nuevos criterios de ventilación en edificios, tendentes a obtener niveles de cali-dad de aire interior aceptables. Estos trabajos y sus conclusiones han sido aceptados por la Comisión de la Comunidad Europea/Dirección General para la Ciencia, la Investigación y el Desarrollo, y han sido publicados en su Guidelines for ventilation requirements in buildings.

112


Ventilación

La American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engi-neers (ASHRAE), en su estándar 62 de 1973, recomendaba un caudal mínimo de 34 m3 de aire exterior por hora y ocupante, para el control de los olores. Un mínimo absoluto de 8,5 m3/h/ocupante se recomendaba para prevenir que los niveles de dióxido de carbono (CO2) sobrepasaran los 2.500 ppm, correspon-dientes a la mitad del límite de exposición para la industria. En el estándar 90 de 1975 de esa misma asociación y, en plena crisis energéti-ca, se adopta el mínimo absoluto anteriormente expresado, dejando de lado, temporalmente, la necesidad de caudales superiores de ventilación para diluir los contaminantes (p.ej.: el humo del tabaco, los bioefluentes, etc.). En 1981 en su estándar nº 62 la ASHRAE rectifica y establece su recomenda-ción en 34 m3/h/ocupante para las zonas donde está permitido fumar y 8,5 m3/h/ocupante, en las que está prohibido fumar. El último estándar que la ASHRAE ha publicado, el nº 62 de 1989, establece, independientemente de si está o no permitido fumar, un mínimo de 25,5 m3/h/ocupante para espacios interiores ocupados y recomienda incrementar este valor cuando el aire que entra en un local no se mezcla adecuadamente en la zona respiratoria o si existen focos de contaminación inusuales. Otros estándares, como los recomendados en la Norma UNE 100-011-91, los proporcionados por Carrier o por Soler Palau en sus manuales de ventilación, difieren poco de los aquí mencionados. La Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo mantiene, desde el año 1971, unos caudales de ventila-ción de 30 a 50 m3 de aire exterior y limpio por hora y ocupante. Fanger y su grupo de trabajo afirman que los actuales estándares de ventila-ción tienen importantes carencias o defectos: éstos prescriben una cierta canti-dad de aire exterior que debe ser suministrada a un espacio interior por ocu-pante de ese espacio. Según sus opiniones, este hecho no garantiza una bue-na calidad de aire interior, y manifiestan que existen tres razones por las que estos estándares no funcionan. En primer lugar, porque asumen que los ocu-pantes son las únicas fuentes de contaminación, cuando estudios recientes muestran que, además de los ocupantes, se deben tener en cuenta otros focos de contaminación, como son los muebles, la moqueta y el propio sistema de ventilación. En segundo lugar, la cantidad de aire exterior suministrado es la misma, inde-pendientemente de la calidad del aire que se introduce en el espacio. Y, en ter-cer lugar, no definen claramente el nivel de calidad de aire interior que se des-ea obtener. Por lo tanto, proponen que los futuros estándares de ventilación deberían basarse en las siguientes tres premisas: la selección de una categoría de calidad del aire para el espacio que se debe ventilar, la carga total de con-taminación en el espacio ocupado y la calidad del aire exterior disponible.

113


Ventilación

Realice un cuadro de doble entrada ordenando los diferentes estándares adoptados a lo largo de la historia.

Calidad de aire interior La calidad del aire interior puede definirse como el grado en el que se satisfa-cen las exigencias del ser humano. Básicamente, los ocupantes de un espacio exigen dos cosas al aire que respiran: percibir el aire fresco, en lugar de vicia-

114


Ventilación

do, cargado o irritante; y saber que el riesgo para la salud que pudiera derivar-se de la respiración de ese aire es despreciable. Es corriente pensar que el grado de calidad del aire de un espacio depende más de los componentes de ese aire que del impacto del aire en los ocupantes, por lo que pudiera parecer sencillo evaluar la calidad del aire, pues, conociendo su composición se puede conocer su calidad. Este método de evaluación fun-ciona bien en la industria, en la que se encuentran las sustancias químicas im-plicadas o derivadas del proceso productivo, para las que se dispone de equi-pos de medición y de criterios de referencia con los que poder comparar las concentraciones medidas, sin embargo, no sirve para las actividades de tipo no industrial. En estos lugares se pueden encontrar miles de sustancias químicas pero a muy bajas concentraciones, a menudo, mil veces menores que los lími-tes de exposición recomendados; su evaluación, una por una, daría como re-sultado una falsa valoración en la que la calidad de ese aire sería juzgada co-mo alta. Pero todavía queda un aspecto que se debe considerar y es el alto grado de desconocimiento existente sobre los efectos que la combinación de esos miles de sustancias tienen en el ser humano y que pudiera ser la causa de que ese aire sea percibido como viciado, cargado o irritante. La conclusión es que los métodos tradicionales utilizados en higiene industrial son insuficientes para definir el grado de calidad del aire que será percibido por los seres humanos. La alternativa al análisis químico es utilizar a las personas como equipos de medición para cuantificar la contaminación del aire. El ser humano percibe el aire mediante dos sentidos: el del olfato, que está si-tuado en la cavidad nasal, y que es sensible a centenares de miles de sustan-cias odoríferas, y el sentido químico, situado en las mucosas de la nariz y de los ojos, y que es sensible a un número similar de sustancias irritantes presen-tes en el aire. Es la respuesta conjunta de estos dos sentidos la que determina cómo será percibido un aire y la que permite emitir un juicio sobre su aceptabi-lidad. La idea de Fanger fue cuantificar la contaminación del aire interior mediante su comparación con el olor producido por una fuente de contaminación bien cono-cida: el cuerpo humano, e introdujo las nuevas unidades que le permitirían eva-luar el grado de calidad del aire interior: el olf y el decipol. La unidad olf Un olf (del latín olfactus) es la tasa de emisión de los contaminantes (bio-efluentes) producidos por una persona estándar. Una persona estándar es un adulto de edad media que trabaja en una oficina o en un puesto de trabajo de tipo no industrial similar, sedentario y en un ambiente térmico neutro, con un nivel de higiene personal equivalente a 0,7 baños al día. Se escogió la conta-minación producida por el ser humano para definir el olf por dos razones: la primera era que los bioefluentes emitidos por una persona eran bien conocidos,

115


Ventilación

y la segunda fue que se disponía de abundantes datos sobre la insatisfacción causada por estos bioefluentes. Cualquier otra fuente de contaminación puede ser expresada por el número de personas estándar (olfs), necesarios para causar la misma insatisfacción que la fuente de contaminación que se trata de evaluar. En la figura 1 aparece la curva de definición de un olf. Esta curva muestra có-mo la contaminación producida por una persona estándar (olf) es percibida con diferentes tasas de ventilación, y permite obtener el porcentaje de insatisfe-chos, es decir, aquellos que percibirán el aire como inaceptable justo después de haber entrado en la habitación. La curva está basada en los resultados ob-tenidos en los experimentos realizados en dos auditorios en Dinamarca. Los bioefluentes fueron emitidos por más de mil personas consideradas como es-tándar, y la calidad del aire juzgada por 168 hombres y mujeres que emitieron su opinión justo después de entrar en el espacio ocupado.

Fig. 1: Curva de definición del olf

La unidad decipol La concentración de los contaminantes del aire depende de la fuente de con-taminación y de la dilución ocasionada por la ventilación. La contaminación del aire percibida se define como la concentración de bioefluentes humanos que causarían la misma insatisfacción que la concentración del aire contaminado que se trata de evaluar. Un decipol (del latín pollutio) es la contaminación cau-sada por una persona estándar (1 olf) con una tasa de ventilación de 10 l/s de aire no contaminado. 1 decipol = 0,1 olf/(I/s)

En la figura 2, derivada de los mismos datos que la figura anterior, se muestra la relación entre la calidad del aire percibido expresada en porcentaje de insa-tisfacción y en decipol.

116


Ventilación

Fig. 2: Relación entre la calidad de aire percibida expresada en porcentaje de insatisfechos y en decipol Para determinar la tasa de ventilación requerida desde el punto de vista de confortabilidad, es esencial seleccionar el grado de calidad del aire que se des-ea alcanzar en el espacio ocupado. En la tabla, y derivadas de las figuras 1 y 2, se proponen tres categorías o niveles de calidad. Cada uno de ellos correspon-de a un cierto porcentaje de insatisfechos. La elección de uno u otro nivel de-penderá, principalmente, del destino del espacio y de consideraciones de tipo económico.

Tabla 1: Niveles de calidad de aire interior

Como se comentaba anteriormente, los datos proceden de los experimentos realizados con paneles de jurados, pero es importante tener en cuenta que al-gunos de los contaminantes presentes en el aire que son peligrosos (p.ej.: los compuestos cancerígenos, los microorganismos o las sustancias radiactivas) no se reconocen por los sentidos y que los efectos sensoriales de otros conta-minantes no están cuantitativamente relacionados con su toxicidad. Fuentes de contaminación En opinión de Fanger y su equipo, uno de los fallos de los actuales estándares de ventilación radica en que éstos consideran que los ocupantes son las únicas fuentes de contaminación y manifiestan que los futuros estándares deberían

117


Ventilación

tener en cuenta todas las posibles fuentes de contaminación. Además de los ocupantes y sus actividades, incluida la posibilidad de que fumen, existen otros focos que contribuyen significativamente a la contaminación del aire, por ejem-plo: el mobiliario, la moqueta, los materiales de construcción, los productos de decoración, los de limpieza y el propio sistema de ventilación. Será el conjunto de esas fuentes de contaminación el que determinará la carga de contaminación de un aire. Esta carga puede ser expresada como contami-nación química o como contaminación sensorial expresada en olf y que integra el efecto de varias sustancias químicas percibido por los seres humanos. Carga de contaminación química La contaminación proveniente de un material puede ser expresada por la tasa de emisión de cada sustancia química. La carga total de contaminación quími-ca se estima mediante la adición de todas las fuentes y se expresa en µ g/s. En la actualidad, puede resultar difícil estimar esta carga de contaminación de-bido a que los datos disponibles sobre las tasas de emisión de muchos de los materiales de uso común son escasos. Carga sensorial Es la causada por aquellas fuentes de contaminación que tienen impacto en la calidad del aire percibida; su valor se halla mediante la adición de los olfs de las diferentes fuentes de contaminación existentes en un espacio. Como en el caso anterior, todavía no hay disponible mucha información sobre los olf/m2 de muchos de los materiales, por lo que resulta más práctico estimar la carga sen-sorial de todo el edificio, incluyendo los ocupantes, el mobiliario y el sistema de ventilación. En la tabla 2 aparece la carga en olfs de los ocupantes con diferentes tipos de actividad, si son fumadores o no, y la producción de diversos compuestos como son el dióxido de carbono (CO2) , el monóxido de carbono (CO) y el vapor de agua. En la tabla 3 se muestran algunos ejemplos del grado de ocupación típi-ca en diferentes espacios. Por último, en la tabla 4 se reflejan los resultados de la carga sensorial, en olf/m2 obtenidos en varios edificios.

118


Ventilación

Tabla 2: Contaminación debida a los ocupantes

Tabla 3: Ejemplos de grado de ocupación de edificios

Tabla 4: Contaminación debida al edificio

119


Ventilación

Calidad de aire exterior Otra de las premisas que completan la elaboración de los futuros estándares de ventilación es la calidad del aire exterior disponible. En la publicación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), Air quality guidelines for Europe, aparecen los valores de exposición recomendables para ciertas sustancias, tanto para interiores como para exteriores. En la tabla 5 se muestran los niveles de calidad de aire exterior percibida, así como las concentraciones de varios contaminantes químicos típicos de exterio-res.

Tabla 5: Niveles de calidad del aire exterior

Se debe tener en cuenta que la calidad del aire exterior, en muchos casos, puede ser peor que lo indicado en la tabla o en la guía de la OMS, en esos ca-sos, es necesario realizar una limpieza del aire previa a su introducción en los espacios ocupados. Eficacia de la ventilación Otro factor importante que tiene repercusión en el cálculo de la ventilación re-querida es la eficacia de la ventilación (Ev), que se define como la relación en-tre las concentraciones de contaminación en la extracción del aire (Ce) y en la zona respiratoria (Cr).

Ev= Ce/Cr La eficacia de la ventilación depende de la distribución del aire y de la ubica-ción de las fuentes de contaminación en el local. Si se produce una mezcla completa del aire y de los contaminantes, la eficacia de la ventilación es igual a uno; si la calidad del aire es mejor en la zona respiratoria que en la extracción, la eficacia es mayor que uno y se puede alcanzar la calidad del aire deseada con tasas de ventilación inferiores. Por contra, se necesitarán tasas de ventila-ción superiores cuando la eficacia de la ventilación sea inferior a uno, es decir, cuando la calidad del aire en la zona respiratoria sea inferior a la de la zona de extracción.

120


Ventilación

Para estimar la eficacia de la ventilación es útil dividir los espacios en dos zo-nas, una correspondiente a la zona de entrada del aire y la otra, al resto de la habitación. En sistemas de ventilación cuyo principio de funcionamiento sea por mezcla, la zona de suministro de aire se encuentra, habitualmente, por encima de la zona respiratoria, y las mejores condiciones se consiguen cuando la mez-cla es tan buena que las dos zonas se convierten en una. En sistemas de venti-lación por desplazamiento del aire existe una zona de suministro ocupada por las personas y una zona de extracción por encima; las mejores condiciones se logran cuando la mezcla entre las dos zonas es mínima. La eficacia de la ventilación es pues función de la ubicación y características de los elementos de suministro y extracción del aire y de las fuentes de contami-nación. Además, es función de la temperatura y del caudal de aire suministra-do. Es posible calcular la eficacia de un sistema de ventilación mediante simu-lación numérica o bien mediante medición. Cuando estos datos no estén dis-ponibles, se pueden utilizar los valores que aparecen en la figura 3 para dife-rentes principios de ventilación. Estos valores tienen en consideración el impac-to de la distribución del aire, pero no, la ubicación de las fuentes de contamina-ción, por lo que se asume que éstas se encuentran uniformemente distribuidas por todo el espacio ventilado.

Fig. 3: Eficacia de la ventilación en la zona respiratoria según diferentes principios de ventilación

121


Ventilación

Tome como punto de partida el cuadro conceptual de la materia presen-tado al comienzo del módulo y complételo agregándole nuevos conceptos tra-bajos a lo largo de todas estas unidades.

122


Ventilación

Cálculo de la ventilación requerida En la figura 4 se muestran las ecuaciones de cálculo de la ventilación requerida tanto desde el punto de vista de la confortabilidad como de la protección de la salud.

Fig. 4: Ecuaciones para el cálculo de la ventilación requerida

Ventilación requerida para confort El cálculo empieza con la decisión sobre la calidad del aire interior que se des-ea obtener en el espacio ventilado (ver tabla 1), y la estimación de la calidad del aire exterior disponible (ver tabla 5). El siguiente paso consiste en estimar la carga sensorial, para ello, de las tablas 2, 3, 4 se seleccionan las cargas correspondientes a los ocupantes, al edificio y al grado de ocupación por metro cuadrado de superficie. El valor total se obtie-ne sumando estos datos. Dependiendo del principio de funcionamiento del sistema de ventilación y de la figura 3 se estima la eficacia de la ventilación. Aplicando la ecuación (1) se ob-tendrá la ventilación requerida. Ventilación requerida para la protección de la salud Un procedimiento análogo al descrito, y utilizando la ecuación (2) se sigue para obtener el caudal de ventilación necesario para prevenir los problemas de sa-lud. Para su cálculo es necesario identificar la sustancia o grupo de sustancias químicas críticas y estimar su concentración en el aire; se debe, así mismo, disponer de un criterio de valoración, tener en cuenta los efectos del contami-

123


Ventilación

nante y la sensibilidad de los ocupantes que se desea proteger; por ejemplo, niños o ancianos. Lamentablemente, todavía es difícil estimar la ventilación requerida para la pro-tección de la salud debido a la falta de información sobre algunos de los térmi-nos que intervienen en el cálculo: las tasas de emisión de los contaminantes (G), los criterios de valoración para interiores (Cv), etc. Los estudios de campo realizados demuestran que en los espacios en los que se requiere una ventilación para alcanzar unas condiciones de confortabilidad, la concentración de sustancias químicas es muy baja. No obstante, en esos espacios pueden existir fuentes de contaminación peligrosas para la salud; en estos casos, lo recomendable es eliminar, sustituir o controlar los focos de con-taminación en lugar de diluir los contaminantes mediante la ventilación general.

Repasemos lo planteado por Fanger y sus colaboradores …

Los actuales estándares de ventilación tienen carencias:

Éstos prescriben una cierta cantidad de aire exterior

que debe ser suministrada a un espacio interior por ocupante de ese espacio

Esto no garantiza una buena calidad

de aire interior

Asumen que los ocu-pantes son las únicas fuentes de contamina-

ción

Se deben tener en cuenta otros focos de contamina-ción, como son los mue-bles, la moqueta y el pro-pio sistema de ventila-ción.

Su idea era cuantificar la contaminación del aire in-terior mediante su compa-

ración con el olor producido por el cuerpo humano

Introdujo las nuevas unidades que le permitirían evaluar el grado de calidad del aire in-terior: el olf y el decipol

124


Ventilación

Ejemplo de cálculo A continuación se incluyen algunos de los ejemplos que aparecen en el docu-mento de la Comisión de la Comunidad Europea mencionado con anterioridad.

Edificio de oficinas El edificio se encuentra situado en una ciudad con una calidad de aire exterior muy buena (de la tabla 5, C0 = 0 decipol). Se desea obtener una calidad del aire interior correspondiente a la categoría C (de la tabla 1, Ci = 2,5 decipol o el 30% de insatisfechos). Está permitido fumar y se estima una proporción de fu-madores del 40% (de la tablas 2, 3 olf por ocupante), el grado de ocupación es de 0,07 ocupantes por metro cuadrado. Los materiales utilizados son de tipo estándar (de la tabla 5, 0,3 Olf/m2). El principio de funcionamiento de la ventilación es por desplazamiento y se estima una eficacia de 1,3.

Ocupantes 3 x 0,07 = 0,2 olf/m2

Edificio 0,3 olf/m2

Carga total 0,5 olf/m2

Escuela El edificio está situado en una ciudad con una calidad de aire media (de la tabla 5, Co = 0,3 decipol). La calidad del aire interior deseada corresponde a la cate-goría C (de la tabla 1, Ci = 2,5 decipol o el 30% de insatisfechos). No está per-mitido fumar, por lo tanto 1,3 olf por ocupante (ver tabla 2). El grado de ocupa-ción es de 0,5 ocupantes por metro cuadrado. Se utilizan materiales con tasas de emisión bajas (de la tabla 4, 0,1 olf/m2). La eficacia de la ventilación es de 1.

Ocupantes 3 x 0,5 = 0,65 olf/m2

Edificio 0,1 olf/m2

Carga total 0,75 olf/m2

Desde el punto de vista de protección de la salud, se toma en consideración la presencia de formaldehído procedente de los tableros de madera conglomera-

125


Ventilación

da utilizados en el edificio, el área es de 3 m2 por metro cuadrado de suelo, la tasa de emisión es de 40 mg/h (m2), el límite de exposición propuesto por la OMS es de 100 mg/m3 para la población y de 10 µ g/m3 para grupos especial-mente susceptibles.


¿Qué es la carga sensorial?

¿Qué función cumple la ventilación en edificios no industria-

les?

¿Qué plantea Fanger respecto de los criterios de ventilación?

¿Qué unidades utiliza Fanger para evaluar la calidad del aire?

Caracterícelas.

Diferencie la ventilación requerida para el confort de la venti-

lación requerida para la protección de la salud?

126


Ventilación

UNIDAD 6

CARGA TÉRMICA

127


Ventilación

UNIDAD 6: CARGA TÉRMICA

OBJETIVOS: El alumno al finalizar esta unidad será capaz de:

• Comprenda en qué consiste la carga térmica

• Conozca el decreto reglamentario de la ley 19.587

• Analice las consecuencias fisiológicas


Condiciones higrotérmicas

Factores inter-vinientes

Consideraciones fisiológicas

Evaluación de la carga

térmica

Ley 19.587 Decreto regla-

mentario 351/79

Temperatura del aire

Velocidad del aire

Humedad relativa

Intercambio calórico por radiación y por convección

128


Ventilación

Condiciones higrotérmicas Consideraciones fisiológicas El calor actúa sobre el cuerpo humano en forma muy compleja, afectando la fisiología general del organismo. El hombre es un ser homotermo, es decir, para que se verifiquen las condicio-nes que son la base de la vida, es necesario que la temperatura corporal se mantenga estable; pequeños cambios de temperatura producen graves des-equilibrios. Si el organismo no puede eliminar calor, este se acumula y se eleva la tempe-ratura corporal, debiendo, el organismo adaptarse a las nuevas condiciones. Si la elevación continúa, y no puede resolverse el problema sobreviene la muerte. La transferencia de calor obliga siempre a la existencia de una diferencia de temperatura. Cuando el aire está más frío que la piel, se pierde calor por con-vección y radiación, en caso contrario se puede ganar calor. Si la temperatura del aire es superior a la de la piel, los mecanismos de transfe-rencia por radiación y convección acumulan calor en el cuerpo en lugar de disi-parlo, y en esas condiciones, es necesario recurrir a otro mecanismo de pérdi-da de calor que es la evaporación del sudor o transpiración de la piel. Las respuestas fisiológicas que se producen para amortiguar el efecto del calor son:

Dilatación de los vasos sanguíneos de la piel. Cambios de frecuencia del ritmo cardíaco. Cambios en la presión sanguínea. Movilización de la sangre. Desplazamientos de agua en el cuerpo. Constricción de los vasos sanguíneos de ciertas vísceras. Sudoración. Elevación de la temperatura corporal. Aumento de la ventilación pulmonar. Relajación muscular.

Factores que intervienen en las condiciones higrotérmicas:

Temperatura del aire. Humedad relativa.

129


Ventilación

Intercambio calórico por radiación: Es una forma de transmisión de energía calórico a distancia, que se transmite incluso en el vacío.

Velocidad del aire: El aire interviene en los procesos de intercambio calórico por convección y en los procesos de evaporación.

Intercambio calórico por convección: La tasa de intercambio calórico por convección está expresada por la siguiente relación:

C= k.A.(tbs - tpiel) Donde C: Cantidad de calor perdido o ganado por convección K: Coeficiente de intercambio térmico por convección A: Superficie corporal tbs: Temperatura del aire tpiel: Temperatura de la pie El coeficiente k varía en función de la velocidad del aire.

Intercambio calórico por respiración: Se produce por vaporización del agua en los pulmones.

Intercambio calórico por evaporación: La evaporación del sudor colocado en la superficie de la piel es otra forma de pérdida de calor corporal. Se cal-cula mediante la siguiente expresión:

E amb = K.A. (Ppiel - Paire) Donde: E amb: Capacidad de evaporación del ambiente K: Coeficiente de transferencia de calor de evaporización A: Superficie corporal Ppiel: Presión de vapor saturado a la temperatura de piel Paire: Presión de vapor del aire ambiente

Calor metabólico: Es una consecuencia de la actividad corporal y debe ser estimado en cada caso en particular.

Se calcula a partir de la siguiente expresión: M = Mb + MI + MII donde M: Calor metabólico Mb: Metabolismo basal (considerando 70 Kcal/hora o 70 W) MI: Depende de la posición del cuerpo MII: Depende del tipo de trabajo

Balance calórico

130


Ventilación

Despreciando la pérdida de calor por respiración, la ecuación del balance caló-rico sería:

M ± R ± C= Q Esto significa que el calor generado por metabolismo debe perderse por radia-ción y convección. El calor metabólico es positivo mientras que los calores radiante y conectivo pueden tener signo positivo o negativo. Cuando la expresión da cero hay equilibrio calórico y todo el calor metabólico se disipa por radiación o convección. No hay carga calórica. Cuando la expresión da como resultado menos que cero, parece el esfuerzo por frío, fácilmente compensable con ropa adecuada. En caso de dar el resultado mayor que cero, el calor debe eliminarse por otra vía que no sea radiación y/o convección, queda como única alternativa evapo-rización. El requerimiento de evaporización tiene dos limitaciones, una de ellas es la su-doración máxima del hombre o sea 1 litro/hora equivalente a unas 600 Kcal/hora. La otra limitación es la capacidad de evaporación del ambiente.

Cálculo de los límites permisibles para carga térmica de acuerdo al Anexo II del Decreto Reglamentario 351/79 de la Ley 19.587. Estimación del calor metabólico: Se realizará por medio de tablas de acuerdo al tipo de tarea y posición del operario. Se considerará calor metabólico como la sumatoria del metabolismo basal (MB), y las adiciones derivadas de la posición (MI) y del tipo de trabajo (MII).

M= MB + MI + MII Metabolismo basal (MB): Se considerará 70 W Adición derivada de la posición (MI):

Posición del cuerpo MI (W) Acostado o sentado 21 De pié 42 Caminando 140 Subiendo pendiente 210

Adición derivada del tipo de trabajo (MII):

131


Ventilación

Tipo de trabajo MII (W) Trabajo manual ligero 28 Trabajo manual pesado 63 Trabajo con un brazo ligero 70 Trabajo con un brazo pesado 126 Trabajo con dos brazos ligero 105 Trabajo con dos brazos pesado 175 Trabajo con el cuerpo ligero 210 Trabajo con el cuerpo moderado 350 Trabajo con el cuerpo pesado 490 Trabajo con el cuerpo muy pesado 630

Evaluación de la carga térmica A efectos de evaluar la exposición de los trabajadores sometidos a carga térmi-ca, se calculará el índice de temperatura globo bulbo húmedo (TGBH).

para lugares interiores o exteriores sin carga solar TGBH= 0,7 TBH + 0,3 TG

para lugares exteriores con carga solar TGBH= 0,7 TBH + 0,2 TG + 0,1 TBS

Límites permisibles: Valores dados en °C TGBH Trabajo continuo: 8 horas diarias.

Tipo de trabajo

Régimen de trabajo y descanso

Liviano me-nos de 230

W

Moderado 230-400 W

Pesado más de

400 W

Trabajo continuo 30,0 26,7 25,0 75 % trabajo y 25

% descanso c/hora 30,6 28,0 25,9

50 % trabajo y 50 % descanso c/hora 31,4 29,4 27,9

25 % trabajo y 75 % descanso c/hora 32,2 31,1 30,0

132


Ventilación

Efectuando el cálculo del calor metabólico (W) y la evaluación de la carga tér-mica (°C - TGBH), entramos en la última tabla con la cual determinamos los porcentajes de trabajo y descanso por cada hora. Criterios de corrección

Corrección del calor metabólico: Muchas situaciones de tensión calórica pueden ser resueltas disminuyendo el esfuerzo físico del trabajador.

Corrección del calor radiante: Por su naturaleza, el calor radiante se traslada en línea recta, se refleja y se absorbe. Para su control entonces, aprovechando esta propiedad emplearemos pantallas absorbentes y reflectivas.

Corrección del calor convectivo: Para mejorar la pérdida por convección de-be refrigerarse el aire y aumentar su velocidad.

Corrección de la evaporización ambiente: La evaporización ambiente depen-de de la humedad relativa y de la velocidad del aire. Cuando no existan formas razonables de controlar la agresión, se deberá recu-rrir a la reducción del tiempo de exposición, según lo ya explicado y proveer de lugares o zonas apropiadas de recuperación. En todos los casos debe proveerse agua fresca y controlar la ingestión de sal a raíz de su pérdida a través de la sudoración.

Explique cada una de las siguientes fórmulas:

1. TGBH= 0,7 TBH + 0,2 TG + 0,1 TBS _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. M ± R ± C= Q _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. C= k.A.(tbs - tpiel) _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. E amb = K.A. (Ppiel - Paire) _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

133


Ventilación

TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 Investigue y describa brevemente un caso de situación laboral en el que no se

respeten los límites permisibles para carga térmica que establece la Ley

19.587.


¿Qué respuestas da el organismo para amortiguar el efecto

del calor?

¿Qué factores intervienen en las condiciones higrotérmicas?

¿Cuál es la ecuación del balance calórico?

Mencione los criterios de corrección

134


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ANEXO 3

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Cálculo de cargas térmicas

Ing. Gustavo José Tudare Prado En este trabajo se trata en forma resumida algunas condiciones a evaluar y las consideraciones a tomar en cuenta para diseñar proyectos de sistemas de Aire Acondicionado en locales comerciales. Se nombran además los dife-rentes métodos de cálculo publicados para este fin a nivel internacional inclu-yendo información sobre el método propuesto por la ASHRAE para utilizarse a partir del año 2001; finalmente se describen los pasos indicados en manual & Nº 8 publicado por la ACCA para el cálculo de cargas térmicas. INDICE:

Glosario

1. Definición de carga térmica

2. Introducción, información general

3. Consideraciones

4. Tasa de flujo de calor

5. Consideraciones iniciales de diseño

6. Métodos de cálculo

7. Método seleccionado

8. Desarrollo del método

Condiciones de evaluación

Condiciones exteriores de diseño

Momento del día con carga pico de enfriamiento

Ganancia de calor por radiación solar a través de vidrios

Ganancia de calor a través de componentes estructurales

Concentración de personas como base de diseño

Ganancias de calor originadas por equipos

Ganancia de calor por infiltración y ventilación

Tipos de intercambio de aire

Ventilación y cargas térmicas

Ventilación y calidad de aire

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GLOSARIO

ASHRAE Sociedad Americana de Ingeniería para Aire Acondicionamiento, Calefacción y Refrigeración, ASHRAE, es una organización internacional con más de 50,000 personas en capítulos por todas partes del mundo. Se organiza la Sociedad con el propósito de buscar avances en las ciencias y artes de la calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración, para el beneficio del público a través de la investigación, escritura de las normas, educación continua y publi-caciones.

ACCA La ACCA representa a contratistas para aire acondicionado en Norte América, una asociación del comercio de los EE.UU. que interviene en el área de cale-facción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración. Estos Contratistas son compañías que diseñan, instalan, realizan mantenimien-to y servicio a los sistemas HVACR. Los miembros de la ACCA realizan traba-jos para sistemas del género residencial, comercial, industrial, institucional y gubernamental. Su misión es asistir y ayudar a sus miembros a satisfacer sus clientes, a través del manejo de información técnica y educación; actuando recíprocamente con fabricantes, comerciantes y otros sectores de la industria de HVACR. Como organización se forma en 1914. La ACCA tiene más de 4.000 miembros y 64 organizaciones formadas en capítulo locales.

CALOR SENSIBLE Y LATENTE Cuando aplicamos calor a una substancia y esta responde aumentando la tem-peratura estamos aplicando calor sensible. Cuando aplicamos calor a una substancia y esta no aumenta la temperatura pero si cambia de estado estamos aplicando calor latente. Pero para cambiar de estado un fluido evaporándolo se necesita muchisimo calor, Este calor se llama calor latente de evaporación.

ENTALPIA En un cambio de estado se intercambia una cantidad de calor, que para calcu-larse muchas veces se recurre a la entalpia, digamos que entalpia es como calor total...

137


Ventilación

1. Definición de carga térmica 2. Introducción, información general A través de años de trabajo, diversas compañías y organizaciones han evalua-do múltiples factores requeridos para determinar las cargas de enfriamiento en diversas aplicaciones. Cuando se utilizan estos factores para el cálculo de cargas en espacios y edificios, lo importante es aplicar un buen criterio para desarrollar algún procedimiento definido. Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes para evaluar:

Datos atmosféricos del sitio. La característica de la edificación, dimensiones físicas. La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a

acondicionar. El momento del día en que la carga llega a su pico. Espesor y características de los aislamientos. La cantidad de sombra en los vidrios. Concentración de personar en el local. Las fuentes de calor internas. La cantidad de ventilación requerida.

Existen diferentes métodos para calcular la carga de enfriamiento en un área determinada, en cualquier caso es necesario evaluar diversas características como:

las condiciones del lugar (condiciones atmosféricas), tipo de construcción aplicación del espacio a acondicionar.

También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de ener-

gía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas con-

diciones de temperatura y humedad para una aplicación específica (ej.

confort humano). Es la cantidad de calor que se retira de un espacio defi-

nido, se expresa en BTU, la unidad utilizada comercialmente relaciona

unidad de tiempo, Btu/hr.

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Ventilación

3. Consideraciones Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, fre-cuentemente difíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente relacionadas. Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magni-tud durante un período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos diferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga de enfriamiento necesaria para un es-tablecimiento o dividirse este en zonas. La necesidad de dividir un sistema en zonas, origina mayor capacidad de carga de enfriamiento que un sistema total; pero permite manejar la carga para cada zona en su hora pico. En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores ade-cuados para aplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de transmisión de calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma de construcción, orientación del edificio y la manera en la cual el edificio opera son algunas de las variables que imposibilitan un cálculo numéricamente preciso. Mientras que los procedimientos sean usados en forma razonable por el dise-ñador para incluir estos factores, él cálculo es aceptado como correcto, pero todavía es solamente una estimación buena de la real carga de enfriamiento.

Desarrolle un esquema con los conceptos trabajados hasta el momento. Incluya las características, condiciones y variables que se deben tener en cuen-ta al momento de realizar un cálculo de cargas térmicas.

139


Ventilación

4. Tasa de flujo de calor En diseño de aire acondicionado existen cuatro (4) tasas relativas de flujo de calor, cada una de las cuales varían en el tiempo y debe ser diferenciada:

Aumento de calor del espacio

Carga de enfriamiento del espacio

Tasa de extracción de calor del espacio

Carga del serpentin.

La ganancia de calor es clasificada por:

El modo en el cual entra en el espacio y

Si es una ganancia sensible o latente.

Los modos de ganancia de calor pueden ser como:

(1) radiación solar a través de fuentes transparentes,

(2) conducción de calor a través de paredes exteriores y techos,

(3) conducción de calor a través de divisiones internas, techos y pisos,

(4) calor generado en el espacio por los ocupantes, luces y aplicaciones,

(5) energía transferida como resultado de ventilación e infiltración de aire del

exterior o

(6) aumentos de calor misceláneos.

La ganancia de calor es directamente agregada a espacios acondicionados por conducción, convención, radiación eventualmente el factor acumulación. 5. Consideraciones iniciales de diseño Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio, se requiere información de diseño detallada de la edificación e información climática a las condi-ciones de diseño seleccionados. Generalmente, los siguientes pasos deben ser seguidos:

La ganancia de Calor Espacial (tasa instantánea de aumento de calor)

es la tasa a la cual el calor entra y/o es generado internamente en un es-

pacio en un momento determinado.

140


Ventilación

Características de la Edificación. Obtenga las características de la Edificación. Materiales de construcción, tamaño de los componentes, colores externos de fuentes y formas son normalmente determinados a partir de los planos de la edificación y especificaciones.

Configuración. Determine la ubicación, orientación y sombra externa de la edificación a partir de los planos y especificaciones. La sombra de edificaciones adyacentes pue-den ser determinadas por un plano del sitio o visitando el sitio propuesto. Su permanencia probable debe ser cuidadosamente evaluada de ser incluida en los cálculos.

Condiciones Exteriores de Diseño. Obtenga información climática apropiada y seleccione las condiciones de dise-ño exterior. La condición climática puede ser obtenida de la estación meteoro-lógica local o del centro climático nacional.

Condiciones de Diseño Interior. Seleccione las condiciones de diseño interior tales como temperatura de bulbo seco interior, temperatura interior de bulbo húmedo y tasa de ventilación. Inclu-ya variaciones permisibles y límites de control.

Rutina de Operación. Obtenga una rutina de iluminación, ocupantes, equipo interno, aplicaciones y procesos que contribuyan a incrementar la carga térmica interna. Determine la probabilidad de que el equipo de refrigeración sea operado continuamente o apagado durante períodos de no ocupación (ej. noches y/o fines de semana).

Fecha y Tiempo. Seleccione el tiempo del día y el mes para realizar los cálculos de la carga de enfriamiento. Frecuentemente varias horas del día y varios meses son requeri-dos.

Consideraciones Adicionales. El diseño apropiado y el tamaño de los sistemas de aire acondicionado central requieren más que el cálculo de la carga de enfriamiento en el espacio a ser condicionado. El tipo de sistema de acondicionamiento de aire, energía de ventilación, ubica-ción del ventilador, pérdida de calor de los ductos y ganancia, filtración de los ductos, sistemas de iluminación por extracción de calor y tipo de sistema de retorno de aire, todos afectan la carga del sistema y el tamaño de los compo-nentes.

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Ventilación

Como Técnico en Seguridad e Higiene, imagine que debe asesorar y guiar en el cálculo de carga de enfriamiento de un espacio. Diseñe una ficha con los pasos a seguir: A modo de ejemplo: 6. Métodos de cálculo La ASHRAE reconoce la vigencia de cuatro métodos de cálculo de cargas térmicas para seleccionar la capacidad de los equipos de aire acondicionado. Los cuales se nombran a continuación: Es uno de los procedimientos mas utilizados. Una versión simplificada de este método con aplicaciones para diferentes tipos de construcción fue publicada en el manual de fundamentos ASHRAE de 1977. Este método tiene como fundamento el estimar las cargas de enfriamiento hora por hora, predecir las condiciones del espacio para varios sistemas, establecer programas de control y programas de operación. El método de función de transferencia (tfm) es aplicado para el cálculo de flujo unidimensional de transferencia de calor en paredes y techos soleados. Los resultados debido a las variaciones de construcción se consideran insignifican-tes, si toman en cuenta la carga de los componentes normalmente dominantes.

Método de Función de Transferencia (tmf).

Cálculo de carga de enfriamiento 1- …………………………………….

• …………………………. • ………………………… • …………………………

2- …………………………………..

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Ventilación

La ASHRAE (1988) generó factores de decremento efectivos de calor y perío-dos de retraso de tiempo para 41 diferentes tipos de pared y 42 tipos de techo, que son presentados para utilizarse como coeficientes de función de transfe-rencia. Es el método que debe ser aplicado al considerarse como la primera alternativa de procedimiento de cálculo manual. El método de Temperatura Diferencial para Carga de Enfriamiento es simplifi-cado, por utilizar un factor "U" para calcular la carga de enfriamiento para te-chos y paredes, presentando resultados equivalentes. Así, la ecuación básica para carga de enfriamiento en superficies exteriores es: q = U * A (cltd). El método de cálculo de carga por temperatura diferencial se basa en la supo-sición de que el flujo de calor a través de un techo o pared puede ser obtenido por multiplicar la temperatura diferencial (exterior - interior) por los valores tabu-lados "U" de techos y paredes, respectivamente. La primera presentación de este método se hizo en el manual de fundamentos ASHRAE de 1967, este procedimiento es recomendado para usuarios experi-mentados. Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio usando la convención del tetd/ta, aplican los mismos procedimientos generales empleados para el tfm. El cuarto método publicado es un capitulo especial de cltd/clf, utilizado para cálculo de cargas en residencias. Al aplicar el procedimiento TETD/TA en forma manual, especialmente el cálculo de promedio de tiempo, resulta tedioso en la práctica. Este hecho más el inte-rés creciente en el TFM condujo a la ASHRAE a desarrollar el proyecto de in-vestigación RP-158, con el objetivo original de comparar las diferencias y simili-tudes entre estos métodos (TEDT y TFM), para establecer un procedimiento común para ambos. Se obtuvieron técnicas automatizadas, que al utilizar el TETD/TA provee resultados aproximados a la precisión del TFM con menor esfuerzo en cuanto a cómputos se refiere. La técnica del CLTD evoluciona como una operación manual que involucra menos cálculos matemáticos y reemplaza el procedimiento de TETD/TA, para

Método de "Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de Enfriamiento" (cltd/clf).

"Valores de Temperatura Diferencial Total Equivalente y Tiempo Promedio" (tetd/ta).

"Aprobación experimental del Cálculo de Cargas Térmicas por Balance de Calor / RTS (1117-TRP)"

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cálculos manuales; pero requiere el uso de tablas de factores precalculados. Proyectos de investigación subsiguientes (ASHRAE 1984, 1988) aclaran el al-cance de aplicación efectiva de los factores utilizados para el método de CLTD. Actualmente está en desarrollo la "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por Balance de Calor / RTS (1117-TRP)" Motivo para el desarrollo de este trabajo experimental Motivado a que el Manual actual de Normas de la ASHRAE, en el Capítulo 28 incluye la discusión de cuatro metodologías de cálculo de cargas térmicas (Equilibrio de Calor, TFM, CLTD/CLF y TETD/TA) está confundiendo a los usuarios del Manual, la ASHRAE ha sometido una propuesta de investiga-ción para desarrollar un método alternativo de cálculo de ganancias de calor bajo el Título "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por Balance de Calor / RTS (1117-TRP)". El Equilibrio de Calor (HB) es el método científicamente más riguroso. En la descripción de este método en el Manual de Fundamentos ASHRAE del año 2.001 se extenderán totalmente en el procedimiento. Un nuevo y único método simplificado, el RTS (Serie de Tiempo Radiante), derivado del método de equi-librio de calor, también será incluido en el Manual. Todos los otros métodos simplificados (TFM, CLTD/CLF, y TETD/TA) quedarán anulados en este ma-nual. El proyecto de investigación ASHRAE 875 (RP-875) ha documentado el méto-do de HB y ha desarrollado el Método de RTS. Los resultados han estado im-presos en una nueva publicación de ASHRAE titulado, "PRINCIPIOS de CÁLCULO de CARGA." Se usarán datos de este proyecto para hacer revisio-nes posteriores al Manual de Fundamentos de año 2.001. Este cambio en metodologías será la culminación de 20 años de investigación y debate de la ASHRAE. Casi todas estas investigaciones son basadas en si-mulaciones de computadoras. El proyecto "Aprobación experimental del Cálculo de Cargas térmicas por Ba-lance de Calor / RTS (1117-TRP)" proporcionará la aprobación del método, de-bido a que ninguna aprobación experimental de gran potencia hasta ahora a tenido la completación del método. Justificación. Aunque los principios de ganancias de calor incluyeron en el método de equili-brio de calor bien conocido, ningún edificio se ha construido basado en cálculos que usan ese método. Para lograr aceptación extendida del nuevo, las metodo-logías entre practicar una serie de experimentos deben completarse medidas de carga térmicas. La aprobación experimental requiere que proporcione evi-dencia de confianza en edificios, bien al diseñador que usa este procedimiento

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del cálculo de carga para la primera vez. Los análisis de sensibilidad dirigieron como la parte de este proyecto ayudará a todos los diseñadores a entender el impacto de las decisiones hicieron rutinariamente como parte de la carga que estima un proceso. Objetivo El objetivo de este proyecto es proporcionar aprobación experimental del equi-librio de calor y la serie de tiempo radiante a la metodología de cálculo de car-gas térmicas y para mantener la inclusión de datos en el Manual de Fundamen-tos. Cronograma Este esfuerzo es crítico al proceso de la revisión para Capítulo 28 del Manual de Fundamentos. La aprobación debe estar completa a su debido tiempo para la inclusión de resultados preliminares y dirección en ese capítulo. Basado en esta necesidad, el cronograma estimado por la ASHRAE es el siguiente:

Enero, 2000. Resultados del informe de Literatura e Investigación. Fina-lización de cualquier modificación necesaria para aprobar el plan cons-trucción del modelo.

Mayo, 2000. Completar la construcción del edificio de prueba e inicio de pruebas.

Junio, 2000. Revisar progreso de las pruebas y análisis de resultados en Reunión del contratista con representantes de la ASHRAE.

Septiembre, 2000. Culminar las Prueba. Octubre, 2000. Informe de resultados del proyecto y comparación con

cálculos de "equilibrio de calor y RTS". De esto depende la entrada al Capítulo 28 del proyecto.

Enero, 2001. Presentación y aprobación del documento técnico y meto-dológico, y revisión con representantes de la ASHRAE.

Enero, 2001. Revisiones finales al Manual capítulo 28 aprobado. La aprobación experimental y el análisis de sensibilidad se estima pueda tomar aproximadamente 24 persona/mes de esfuerzo.

Indique a qué métodos de cálculo de cargas térmicas pertenecen las siguientes afirmaciones: 1- Este proyecto intenta proporcionar aprobación experimental del equilibrio

de calor y la serie de tiempo radiante a la metodología de cálculo de cargas térmicas _____________________________________

2- Este procedimiento es recomendado para usuarios experimentados.

_____________________________________

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3- La aplicación de este procedimiento condujo a la ASHRAE a desarrollar el

proyecto de investigación RP-158, _____________________________________

4- Este método tiene como fundamento el estimar las cargas de enfriamiento hora por hora, predecir las condiciones del espacio para varios sistemas, establecer programas de control y programas de operación. _______________________________________

5- Este método se basa en la suposición de que el flujo de calor a través de

un techo o pared puede ser obtenido por multiplicar la temperatura diferen-cial (exterior - interior) por los valores tabulados "U" de techos y paredes, respectivamente. ________________________________________

7. Método seleccionado En este trabajo se desarrollará un procedimiento para el cálculo de las ga-nancias de calor en locales comerciales que pueden utilizar equipos y sis-temas de aire acondicionados unitarios. El procedimiento no es utilizable para el caso de grandes edificios en los que se recomiendan sistemas centrales. La información se basa en el manual N publicado por la ACCA, que es un pro-cedimiento reconocido como válido por la ASHRAE, siendo equivalente al mé-todo de "Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de Enfriamiento" (cltd/clf). El objetivo de este trabajo es establecer los siguientes puntos:

1. El significado de los términos utilizados en el cálculo de cargas térmicas

para Aire Acondicionado.

2. Las condiciones de diseño interiores y exteriores.

3. Los requisitos de una ventilación adecuada.

4. Los procedimientos y factores a utilizar en el cálculo de las cargas de

enfriamiento.

El procedimiento debe ser interpretado como un conjunto de prácticas reco-mendadas.

8. Desarrollo del método Carga de diseño

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Carga impuesta en el equipo mientras este mantiene las condiciones interiores de diseño y cuando las condiciones exteriores de temperatura y humedad es-tán dentro de lo especificado. Condiciones interiores de diseño Son la temperatura interior de bulbo seco y la humedad relativa interior, especi-ficadas para el cálculo de una carga de diseño.

CONDICIONES DE EVALUACIÓN

1) Condiciones exteriores de diseño

Son la temperatura exterior de bulbo seco y la humedad relativa exterior del ambiente donde se requiere calcular la carga de diseño. Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), deben contrarrestar las fuerzas del tiempo cuando la temperatura al aire libre (tempe-ratura del ambiente exterior) o humedad se mueve en un rango aceptable en favor de la seguridad y comodidad (confort). Por consiguiente, un entendimien-to claro del comportamiento del tiempo es útil para diseñadores y operadores de estos sistemas. Limitaciones en esa comprensión son a menudo la raíz de problemas, que envuelve calidad del aire interior pobre y deterioro prematuro de la edificación y del equipo. Ingenieros, técnicos de servicio y operadores de la construcción constantemen-te analizan y localizan fallas en problemas normales de sistemas HVAC (siglas en ingles). A menudo, conocer las condiciones del tiempo presente y re-ciente puede ayudar a explicar la causa de un problema, y lleva a una rá-pida solución. Recientemente, el World Wide Web (mundo virtual en internet) ha llegado a ser una fuente para observaciones actuales. Uno de los desafíos más grandes para un diseñador consiste en la total com-prensión del clima en una localidad desconocida, el conocimiento acerca del comportamiento del clima local está menos disponible para el diseñador en lo-calidades remotas, a veces con consecuencias costosas. Un procedimiento standard para seleccionar equipo de refrigeración para un restaurante en Chi-cago no aplicaría para el mismo restaurante establecido en Puerto Rico, con carga latente diez veces más grande. Como información general, este dato puede tomarse de observatorios climato-lógicos locales que contengan esta información como base de datos a lo largo de los años, sin embargo, una de las publicaciones internacionales con mayor información al respecto es el manual de fundamentos de la ASHRAE que en la edición de 1.997 en capitulo 26, incluye parte esencial de los resultados del proyecto de investigación 890-RP de la ASHRAE, que definió nuevas condicio-

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nes pico de diseño para equipos viscoso. La revisión y extensión de la informa-ción representa un progreso significativo sobre la información antigua contenida en el manual de 1.993, algunas de las cuales se obtuvo por medio de interpola-ción de gráficas de un lapso de tiempo tan pequeño como cinco años de datos. El manual de 1.997 refleja la intención de la sociedad de hacer una organiza-ción más internacional. La cobertura fuera de los Estados Unidos y Canadá han extendido desde 243 localidades a 801, desdichadamente, algunas localidades previamente listadas quedaron fuera en el manual nuevo, motivado a que datos recientes disponibles a la ASHRAE para esas localidades no coincidieron con las normas nuevas uniformes para integridad, a lo largo de sus períodos de registro. En los datos contenidos en el manual 1993 y en ediciones más antiguas se es-timó en momentos diferentes usando metodología diferente. Por ejemplo se basó la información en el extremo para la estación del verano la cual consta de junio, julio y agosto. Para asegurar uniformidad para cálculos mundiales, en el de 1.997 los datos se basan en extremos anuales en lugar de estacional o pi-cos de un solo mes. Por ejemplo manuales anteriores mostraron que la temperatura de bulbo seco excede en 1% de las horas durante los períodos del verano. Ahora, las del ma-nual de 1.997, muestra que la temperatura se excede en 0.4% de las observa-ciones para el año completo. Igualmente, el viejo 99% de bulbo seco de la es-tación invernal para calentamiento se ha substituido por el nuevo 99.6% valor del anuario. Los porcentajes de 0.4, 1 y 2.5% para enfriamiento y 99.6% y 99% para calefacción se eligieron porque producen valores que, para la mayoría de las estaciones, correspondió estrechamente al extremo estacional más antiguo. Así los valores del anuario nuevos son cercanos, pero raramente el mismo co-mo el extremo estacional antiguo. El usuario puede esperar que resulten más variaciones de los métodos de cálculo diferentes en lugar de cualquier cambio del clima significativo. Esta metodología nueva es especialmente útil a la luz de los compromisos de la ASHRAE para con sus miembros internacionales en climas tropicales en densas poblaciones. Las estaciones verano e invierno cerca del Ecuador suce-den durante meses diferentes comparado a estaciones en localidades conti-nentales como Canadá y Argentina. Por eso, anuarios en lugar de cálculos estacionales son más adecuados por una uniforme metodología mundial. Datos del tiempo característico de cada hora para localidades fuera de los Es-tados Unidos, Canadá y Europa no están fácilmente disponibles al dominio pú-blico. Como un sustituto para datos característicos, las Observaciones Interna-cional Superficiales del Tiempo (INSWO) contiene registros actuales de cada hora para 1,500 sitios, que están disponible a través del Centro Nacional de Datos climáticos de U.S. además, algunos programas (software) comercialmen-te disponibles para el análisis de la energía para construcción incluyen 8,760 horas de registros actuales para localidades Latinoamericanas y asiáticas in-

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cluidos en el programa, pero estos datos patentados no están disponibles como archivos separados. Una investigación en desarrollo por la ASHRAE contendrá registros típicos de cada hora para 200 localidades no norteamericano y se pu-blicarán dentro de dos años. Extremos de Humedad Correctos. Algo sorprendente (quizá a causa del énfasis en controlar temperatura en lugar de humedad), los manuales de la ASHRAE anteriores a 1.997 no incluyeron descripción de datos extremos de humedad. El de 1.993 y los manuales ante-riores mostraron sólo el promedio de la humedad durante períodos de tempera-tura extrema. Esos valores no representan la humedad extrema, que ocurre a temperaturas moderadas durante temporales o durante la mañana cuando el rocío se evapora. La mala impresión o información sobre la humedad produjo que en la tempera-tura superior a menudo era bastante significante el margen de error. Se puede ver un ejemplo en la inscripción por Huntsville, Ala. La temperatura pico de bul-bo seco es 94°F (34.4°C) con un promedio de temperatura de bulbo húmedo (MWB) de 75°F (23.9°C). Esos valores pico de bulbo seco producen la impre-sión que la relación de la humedad extrema es 14.3 gr./Kg. De hecho, la hume-dad del pico real es muy superior a 19.3 g/ kg., por tener un 0.4% en las co-lumnas del punto del rocío. Estas columnas también muestran que la humedad pico ocurre a un promedio de temperatura de bulbo seco (MDB) de 83°F (28.3°C) en lugar de a 95°F (35°C). Esto representa una reducción significante en la relación del calor sensible para un espiral refrescante del aire externo, y probablemente sugiere una selección del equipo diferente para tales aplicacio-nes.

2) Momento del día con carga pico de enfriamiento

Este momento no es detectable fácilmente, ya que los componentes principales de la carga de enfriamiento no se dan al mismo tiempo. La carga máxima de temperatura exterior se toma como las 3:00 p.m., la máxima ganancia solar a través de vidrios llega a cualquier hora desde la 7:00 a.m. hasta las 5:00 p.m., dependiendo de la orientación geográfica. Las ganancias de calor internas pueden llagar a su pico en cualquier momento. Se hace necesario entonces efectuar un cálculo de las ganancias de calor en varios puntos a lo largo del día para poder determinar el pico máximo de la carga de enfriamiento. Debido a la variedad de factores que influyen en el cálculo de la carga pico, es recomendable que en los casos en que haya alguna duda; se calcule la carga para varias horas.

Contar con datos correctos de la humedad pico debe significar mejorías en los equipos y sistemas para la deshumidificación.

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Un aspecto importante del cálculo de cargas de enfriamiento a horas diferentes de las 3:00 p.m. y que algunas veces es obviado, es la corrección que debe hacerse a la temperatura exterior de diseño de bulbo seco para cada momento del día en particular. Obviamente si la máxima temperatura exterior de bulbo seco se presenta todos los días a las 3:00 p.m., en cualquier otro momento de-be ser menor. Por consiguiente, la temperatura interior y la exterior de bulbo seco a otras horas distintas de las 3:00 p.m. será menor que en las condiciones de diseño que se presentan a las 3:00 p.m. Las correcciones no solamente afectan la diferencia de temperatura de exterior a interior, sino también las diferencias totales equivalentes en las temperaturas de paredes y techos.

3) Ganancia de calor por radiación solar a través de vidrios

Fenestraje o ventanaje se refiere a cualquier abertura vidriada en la envoltura de la edificación. Los componentes del fenestraje incluyen: (1) Material vidriado ya sea vidrio o plástico. (2) Marcos, divisiones, etc. (3) Dispositivos externos de sombreado. (4) Dispositivos internos de sombreado. (5) Sistemas integrales de sombreado (entrevidrios). El diseñador debe considerar los siguientes factores a la hora de seleccionar ventanas: (1) arquitectónicas: identificando las opciones de diseño y su capacidad de lo-grar conservación de energía, incluyendo el posible uso de iluminación eléctrica y luz del día con controles para reducir la luz eléctrica automáticamente cuando la luz del día esté disponible; (2) Térmico: Diseñando para pérdidas de calor y/o ganancia para el confort de los ocupantes y conservación de la energía. (3) Económico: evaluando los costos y los costos de ciclos de vida de los dise-ños de ventanas alternativas. (4) La necesidad humana determinando el deseo psicológico o la necesidad física para ventanas y los estándares de iluminación apropiada para el proyecto de uso del espacio, para el confort de los ocupantes y aceptación. Sombreado de ventanas con aleros Cuando una ventana está sombreada con un alero, la porción del vidrio que no recibe el sol está sujeta a la mínima ganancia de calor solar que recibe una ventana según la tabla de "Ganancias de calor por radiación solar a través de vidrios", del manual N publicado por la ACCA.

4) Ganancia de calor a través de componentes estructurales

La conducción es el modo de transferencia de calor por el cual se verifica un intercambio de energía desde una región de alta temperatura hacia otra de baja temperatura, debido al impacto cinético o directo de moléculas.

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Es decir, el flujo de calor en la dirección x, qx, está dado por la ecuación: qx= k.A (� T/� x) Donde A es el área normal al flujo de calor, � T/� x es el gradiente de tempera-tura y k es la conductividad térmica del material. El calor fluye por conducción térmica, y su valor es expresado por la ecuación: Q = U * A * DT; esta es la misma ecuación definida en la ley de fourier de la conducción de calor para calcular la rapidez de flujo por conducción. Donde: Q= velocidad a la que el calor pasa a través de un componente en Btu/hr. U= factor general de transmisión de calor para el componente estructural en Btu/hr por pie2 por grado F de diferencia de temperatura entre la superficie ex-terior y la superficie interior del componente. (Btu/hr.pie2 .°f). A= área del componente estructural que queda expuesto a la temperatura inter-ior y la temperara exterior en pie2. DT= diferencia de temperatura entre el interior y el exterior en grado Fahren-heit. Para el cálculo son utilizadas las tablas que contienen los Factores de transmi-sión de calor (valores U) para vidrios, paredes, techos y pisos comúnmente utilizados en construcción, del manual N publicado por la ACCA. Diferencias equivalentes de temperaturas Es muy importante tener en cuenta la diferencia de temperatura equivalentes, que se aplican a paredes y techos; efectos de la radiación solar, efecto de re-tardo o efecto de almacenamiento y diferencias en la temperatura del aire. Esta diferencia de temperatura se produce realmente por la acción simultánea de la Conducción, radiación y convección, se muestran en las tablas "Dife-rencias de temperaturas equivalentes para paredes sombreadas y soleadas" y "Diferencias de temperaturas equivalentes para ganancias de calor a través de techos planos". Estos factores dan las diferencias de temperaturas equivalen-tes para varios tipos de construcciones en distintos momentos del día para te-chos y paredes respectivamente, están incluidas en el del manual N publicado por la ACCA.

La ley de fourier de la conducción de calor establece que la rapidez de flujo por conducción en un sentido dado es proporcional al gradiente de temperatura en ese sentido y al área normal a la dirección del flujo de calor.

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Ventilación

5) Concentración de personas como base de diseño

Las personas que ocupan el espacio que debe ser acondicionado contribuyen con cantidades importantes de calor sensible y calor latente, que aumenta la carga total de enfriamiento de dicho espacio. El cálculo debe basarse en el número promedio de personas dentro del espacio durante el periodo de la máxima carga de enfriamiento de diseño. La cantidad de calor debida a las personas, que va a aumentar la carga total de enfriamien-to, debe estar de acuerdo a la actividad desarrollada por estás personas como indica la Tabla "Ganancias de calor por persona". La tabla publicada en el ma-nual N de la ACCA titulada "Concentración de personas estimados" muestra valores estimados en pies cuadrados por personas para ser usados cuando no se disponga de datos mas exactos.

6) Ganancias de calor originadas por equipos instalados en el interior de un espacio a acondicionar

Entre las fuentes de calor dentro del espacio que será condicionado están las luces, las maquinas de oficina, equipos de computación, los electrodo-mésticos y los motores eléctricos. La tablas anexas que muestran la ganan-cia de calor generada por algunos de estos aparatos son, "Ganancias de calor por motores eléctricos" y "Ganancias de calor por electrodomésticos" y "Ga-nancias de calor generado por equipos de oficinas", del manual N publicado por la ACCA. Cuando los equipos que producen calor están cubiertos por una campana de extracción, debe calcularse la carga adicional debida al aire fresco que se de-be introducir para compensar el aire extraído por la campana. Esto se calcula en la secuencia de Ganancias de calor por infiltración y ventilación. Con respecto al alumbrado, el mismo constituye una fuente de calor sensible. Este calor se emite por radiación, convección y conducción. Un porcentaje del calor emitido por radiación es absorbido por los materiales que rodean el local, pudiendo también producirse estratificación del calor emitido por convección. Las ganancias de calor reales se determinan aplicando los valores mostrados en la tabla "Ganancias debidas al alumbrado". Las lámparas incandescentes transforman en luz un 10% de la energía absor-bida, mientras el resto la transforman en calor que se disipa por radiación, con-vección y conducción. Un 80% de la potencia absorbida se disipa por radiación, y solo el 10% restante por conducción y conducción. Los tubos fluorescentes transforman un 25% de la energía absorbida en luz, mientras que otro 25% se disipa por radiación hacia las paredes que rodean el local, y el resto por conducción y convección. Debe tenerse en cuenta, además, el calor emitido por la reactancia o resistencia limitadora, que representa un 25% de la energía absorbida por la lámpara.

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Ventilación

Tabla Ganancias debidas al alumbrado

TIPO GANANCIA DE CALOR SENSIBLE EN BTU/HR

Fluorescente Potencia útil en vatios x 4,1

Incandescente Potencia útil en vatios x 3,4 Generalmente la placa de identificación de los equipos dará la información ne-cesaria para obtener el dato aproximado del calor generado por el aparato. En las placas que se especifique la potencia consumida, esta se puede tratar del mismo modo que las luces incandescentes, multiplicando los vatios por 3,4 para obtener Btu/hr. Si lo especificado es la potencia del motor, puede usarse la tabla "Ganancias de calor por motores eléctricos" para obtener Btu/hr. Si solo se especifican el voltaje y los amperios consumidos a plena carga, se multiplica el voltaje por el amperaje por un factor de utilización razonable (se recomienda 0,6 para motores pequeños y 0,9 para motores grandes) y por 3,4 para obtener Btu/hr. En todos los casos, aplique un factor de utilización.

7) Ganancia de calor por infiltración y ventilación El aire del exterior que fluye a través de una edificación, ya sea como aire de ventilación, o no intencionalmente como infiltración (y exfiltración) es importante por dos razones. El aire del exterior es utilizado muchas veces para diluir con-taminantes en el aire del interior y la energía asociada con calentamiento o en-friamiento de este aire exterior es una significativa carga de relación espacio - acondicionamiento. La magnitud de estos valores de flujo de aire debe ser co-nocida a máxima carga para calcular adecuadamente el tamaño de equipo y en condiciones promedio, estimar adecuadamente el consumo de energía prome-dio y estacionario. Deben conocerse también los valores de intercambio de aire para asegurar un adecuado control de los niveles de contaminantes en el inter-ior. En grandes edificaciones deben ser determinados el efecto de infiltración y ventilación en distribución, y los patrones de flujo de aire interzonal, los cuales incluyen patrones de circulación de humo en caso de incendio. El intercambio de aire entre el interior y las afueras está dividido en: ventila-ción (intencional e idealmente controlada) e infiltración (no intencional y des-controlada). La ventilación puede ser natural y forzada. La ventilación natural: es un flujo de aire sin energía a través de ventanas abiertas, puertas y otras aberturas intencionales de una edificación. La ventilación forzada: es intencional, es un intercambio de aire propulsado por un ventilador y con ventanillas de toma y descarga o escapes que son espe-cialmente designadas e instaladas para ventilación.

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Ventilación

La infiltración, es flujo de aire no controlado a través de grietas, intersticios y otras aberturas no intencionales. Infiltración, exfiltración y flujo de ventilación natural son causados por diferencias de presión debido al viento, diferencia de temperatura interior – exterior y operaciones de aplicaciones o dispositivos. Este trabajo, se enfoca en residencias y pequeñas edificaciones comercia-les en las cuales el intercambio de aire es debido primeramente a infiltración. Los principios físicos también son discutidos en relación a grandes edificacio-nes en las cuales el intercambio de aire depende más de ventilación mecánica que en el rendimiento de la envoltura de la edificación.

Realice un cuadro conceptual sobre las condiciones de evaluación ante-riormente desarrolladas.

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Ventilación

Tipos de intercambio de aire Los edificios tienen tres diferentes modos de intercambio de aire:

Ventilación forzada

Ventilación natural

Infiltración.

Estos modos difieren significativamente en como ellos afectan la energía, la calidad del aire y el confort térmico. También ellos difieren en la habilidad de mantener una cuota de intercambio deseada. La cuota de intercambio de aire de una edificación en un momento dado generalmente incluye los 3 modos y todos ellos deben ser considerados aunque uno de ellos sea el predominante. La cuota de intercambio de aire asociada con sistemas de ventilación forzada depende en la taza de flujo de aire en los sistemas de ventilación, de la resis-tencia al flujo de aire asociada con los sistemas de distribución, de la resisten-cia del flujo de aire entre las zonas del edificio y el hermetismo de la envoltura del edificio. Si alguno de estos factores no está a nivel de diseño o no esta pro-piamente calculado, la taza o cuota de intercambio de aire del edificio puede resultar diferente de sus valores de diseño. La ventilación forzada proporciona el mayor potencial para el control de la cuota de intercambio de aire y la distribución de aire dentro de una edificación a través de un diseño adecuado. Un sistema de ventilación forzada ideal tiene una cuota suficiente de ventilación para controlar los niveles de contaminante en el interior y a la misma vez evita la sobreventilación, adicionalmente mantie-ne un buen confort térmico. La ventilación forzada es generalmente obligatoria en grandes edificaciones, donde una mínima cantidad de aire exterior es requerida para la salud y confort de los ocupantes y donde los sistemas mecánicos de expulsión aconsejables son necesarios. La ventilación forzada generalmente no es utilizada en resi-dencias o en otro tipo de estructuras con envolturas. Sin embargo, edificacio-nes más herméticas requieren mayores sistemas de ventilación para asegurar una adecuada cantidad de aire exterior para mantener una aceptable calidad de aire interior. La ventilación natural a través de aberturas intencionales es causada por pre-siones del viento y diferencias de temperaturas interior – exterior. Flujo de aire a través de ventanas y puertas u otras aberturas de diseño pue-den ser utilizadas para proveer una ventilación adecuada para diluir contami-nantes y controlar temperaturas. Aperturas no intencionales en la envoltura de la edificación y la infiltración asociada puede interferir con los patrones de dis-tribución de aire de ventilación natural deseada y cargas mayores que la tasa

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Ventilación

de diseño de flujo de aire. La ventilación natural algunas veces incluye infiltra-ción. Infiltración es flujo de aire descontrolado a través de aberturas no intenciona-les producidas por vientos, diferencia de temperaturas y presiones inducidas de aplicación. Infiltración es menos confiable de proveer ventilación adecuada y distribución, ya que este depende de condiciones climáticas y la distribución de aberturas no intencionales. Es la fuente principal de distribución, en edificios de envolturas dominante y también es un factor importante en edificaciones ventiladas mecánicamente.

Ventilación y cargas térmicas El aire exterior introducido en una edificación forma parte de la carga de acon-dicionamiento del espacio, la cual es una razón para limitar la cuota de inter-cambio de aire en las edificaciones a un mínimo requerido. El intercambio de aire típicamente representa de un 20% a un 40% de la carga térmica de la edi-ficación. El intercambio de aire incrementa la carga térmica de una edificación de 3 ma-neras:

La primera, el aire entrante debe ser calentado o enfriado desde la tempera-tura del aire exterior a la temperatura del aire interior. La tasa de consumo de energía esta dada por:

q s = carga de calor sensible bth/hr, Donde Q = tasa de flujo de aire, cfm. e = densidad de aire, lbm/ft3 (aprox. 0.075) c p = calor específico del aire, Btu/lbºf (aprox 0.24) � t = diferencia de temperatura interior – exterior, º F.

Segundo, el intercambio de aire incrementa el contenido de humedad, parti-cularmente en verano y en algunas áreas cuando el aire húmedo del exte-rior debe ser deshumidificado. El consumo de energía asociada con estas cargas está dado por:

Donde: q1 = carga de calor latente, Btu/h

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Ventilación

H fg = calor latente de vapor a la temperatura del aire apropiado, Btu/lbm (aprox. 1.000) � W = radio de humedad de aire interior menos el radio de humedad del aire exterior, lbm agua/ lbm aire seco.

Finalmente el intercambio de aire puede incrementar la carga en una edifi-cación, disminuyendo el rendimiento del sistema de envoltura o aislamien-to. El aire fluyendo alrededor y a través del aislamiento puede incrementar la tasa de transferencia sobre las tasas de diseño. El efecto de dicho flujo de aire en el rendimiento del sistema de aislamiento es difícil de cuantifi-car, pero debe ser considerado. El flujo de aire en el sistema de aislamien-to puede disminuir también el rendimiento del sistema debido a la hume-dad condensada dentro y sobre el aislamiento.

Ventilación y calidad de aire Los requerimientos del aire exterior han sido discutidos por más de un siglo, y diferentes estudiosos han producido estándares de ventilación radicalmente diferentes (Klauss et al 1970, Yaglou 1936, 1937). Las consideraciones han incluido la cantidad de aire requerida para remover aire exhalado y para contro-lar la humedad interior, dióxido de carbono (CO2) y olor. El mantenimiento de los niveles de dióxido de carbono (CO2) es un criterio co-mún para determinar la cuota de ventilación. Una concentración típica exterior del CO2 es 0.03 %. El estándar 62 de la ASHRAE especifica la tasa de ventila-ción requerida para mantener una aceptable calidad del aire interior para una variedad de usos de espacios. La forma contiene un requerimiento básico de 15 cfm de aire exterior por persona basado en un límite de concentración de CO2 de 0,1 %. Mientras una persona de salud normal tolera 0.5 % de CO2 sin síntomas des-agradables (Mc. Hattie 1.960) y los submarinos algunas veces operan con 1% de CO2 en la atmósfera a nivel de 0.1 % provee un factor de seguridad para actividad continua, carga de ocupación inusual, ventilación reducida y control de olores. Alternativamente la norma 62 puede ser completada manteniendo la concen-tración de ciertos contaminantes dentro de los límites prescritos por la norma, por medio de la combinación de control de fuentes, tratamiento del aire y venti-lación. En caso de fuentes contaminantes de alto nivel, imprácticamente se requieren altos niveles de ventilación para controlar los niveles de contaminación, ya que otros métodos de control son más efectivos. Una efectiva forma de control es la

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Ventilación

remoción o reducción de fuentes contaminantes, otra alternativas es especificar materiales de construcción con bajas cuotas de emisión de contaminantes. Selladores pueden ser utilizados en algunas situaciones para prevenir entrada de gases. Ventilación del lugar como ventanillas del baño, rejillas para controlar una fuente determinada es también efectiva. Las partículas pueden ser removidas por medio de filtros de aire. Gases con-taminantes con mayor peso molecular pueden ser controladas con carbón acti-vo, con pelotillas de alúmina impregnadas con sustancias como permanganato de potasio. El capítulo 10 del volumen HVAC de 1.988 tiene información sobre la limpieza del aire. La norma 62 permite que el aire limpio sea sustituido por aire del exterior. La cuota de circulación debe incrementarse pero debe haber ahorro de energía al acondicionar aire del exterior. Cada contaminante y un método apropiado de limpieza debe ser considerado. La práctica de ventilación industrial está bien desarrollada y es discutida en los capítulos 41 y 43 del volumen HVAC de 1995 y el Manual de Ventilación Indus-trial ACEIH de 1.986. Mecanismo de funcionamiento La ventilación natural y la infiltración son producidas por diferencias de presión causadas por viento, diferencias de temperatura entre el aire del interior y el aire del exterior (efecto de chimenea), y la operación de equipos como disposi-tivas de combustión y sistemas de ventilación mecánica. Las diferencias de presión en una zona depresión de la magnitud de estos me-canismos de funcionamiento, así también como de las características de las aberturas en el diseño de la edificación, su ubicación y la relación entre las dife-rencias de presión y el flujo de aire para cada abertura. Las diferencias de presión a lo largo de la estructura de la edificación están basadas en los requerimientos de que el flujo de la masa de aire que entra en la edificación son iguales a las masas que fluyen hacia fuera. En general la di-ferencia de densidad entre las interiores y las exteriores pueden ser descarta-das, tal que la tasa de flujo de aire volumétrico que entra al edificio se iguala a la tasa de aire volumétrico que sale. Asumiendo que las diferencias de presión de la envoltura pueda ser determinada siempre, tal determinación requiere una gran cantidad de información detallada que sencillamente es imposible de ob-tener. Cuando el viento choca contra una edificación produce una distribución de pre-siones estáticas sobre la superficie exterior de la edificación, la cual depende de la dirección del viento y de la ubicación en el exterior de la edificación.

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Ventilación

Cuando existe una diferencia de temperatura interior – exterior, se impone un gradiente en la diferencia de presión. Esta diferencia de presión � pi. es una función de la altura y la diferencia de temperatura.

Con lo que hemos trabajado hasta aquí ¿sería capaz de res-ponder las siguientes preguntas?

¿A qué se denomina “carga de enfriamiento”?

Explicite y diferencie las cuatro tasas relativas de flujo de calor

¿Cuáles son los métodos de cálculo de cargas térmicas que la

ASHRAE reconoce en vigencia para seleccionar la capacidad de

los equipos de aire acondicionado? Desarrolle

¿De qué maneras el intercambio de aire incrementa la carga

térmica de una edificación?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 3:

Imagine que usted es contratado para diseñar un proyecto de sistema de

aire acondicionado para un local comercial. Desarrolle las condiciones a

evaluar y las consideraciones a tomar en cuenta para tal fin.

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Ventilación

UNIDAD 7

EFLUENTES INDUSTRIALES

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Ventilación

UNIDAD 7: EFLUENTES INDUSTRIALES

OBJETIVOS: El alumno al finalizar esta unidad será capaz de:

• Reflexionen sobre los efectos adversos de la contaminación

• Conozcan las fuentes de contaminación

• Analicen las formas de reducir o anular la contaminación


EFLUENTES LÍQUIDOS

CONTAMINACIÓN

Fuentes de con-taminación

Métodos correcti-vos

AGUA POTABLE

Abastecimiento y reserva de uso y

consumo humano

Técnicas de tratamiento

Agua indus-trial

Tipos de disolu-ciones – concetra-

ción y PH

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Ventilación

Desagües industriales

El D. 351/79 en su Capítulo 7 dice, en el Punto 5 del Artículo 59º, que: "Los efluentes deberán ser evacuados a plantas de tratamientos, según la Legisl-ciónvigente en la zona de ubicación del establecimiento..." Como Legislación vigente, podemos mencionar las siguientes: — Decreto 2125/78 de O.S.N. — Régimen de cuotas de resarcimiento por contaminación. — Ley 5965 de la Provincia de Buenos Aires — Ley de Protección a las Fuen-tes de provisión y a los cursos y cuerpos receptores de agua y a la atmósfera. Para facilitar la comprensión e interpretación de ambas Legislaciones, hemos seleccionado algunos términos, de los cuales ofrecemos su definición.

Atmósfera: Masa de aire que rodea la tierra, debiendo considerarse dentro de los límites de la zona en cuestión. Aguas o cursos de aguas: Se consideran a las de los ríos, arroyos, cañadas, lagos, lagunas, canales abiertos o cerrados, napas acuíferas y todo cuerpo de agua salada o dulce, superficial o subterránea, natural o artificial, o parte de ellos, ubicados en su territorio, incluyendo las costas. Contaminación: La incorporación a los cuerpos receptores, de sustancias sóli-das, líquidas, gaseosas o mezcla de ellas que alteren desfavorablemente, las condiciones naturales del mismo y/o puedan afectar la sanidad, la higiene o el bienestar público. Cuerpo receptor: El constituido por la atmósfera, las aguas, zanjas, hondona-das, o cualquier clase de terreno o lugares similares, con o sin agua, capaces de contener, conducir o absorber los residuos sólidos, líquidos y/o gaseosos que a ellos lleguen. Descarga: El acto de depositar o incorporar cualquier elemento o sustancia ga-seosa, líquida, sólida o mezcla de ellas a un cuerpo receptor. Establecimientos: Cualquier planta industrial, fábrica, taller o lugar de manufac-tura, extracción, elaboración o depósito de cualquier producto, que origina o pueda originar residuos. Efluentes: Todo residuo gaseoso, líquido, sólido o mezcla de ellos que fluye a un cuerpo receptor. Instalación de depuración: Todo dispositivo, equipo o construcción destinado al tratamiento del efluente tendiente a obtener la calidad exigida en la Legislación en vigencia correspondiente. Red pluvial: Instalaciones destinadas a evacuar aguas de lluvias.

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Ventilación

Residuo: Todo elemento o sustancia sólida, líquida o gaseosa, que un estable-cimiento, inmueble o barco, descargue directa o indirectamente en un cuerpo receptor, incluyendo todo desecho humano, animal, vegetal, mineral o sintético. Residuo flotante: Residuo que flota en el agua, o se extienda sobre las mismas, formando película, o que sea susceptible de emulsionar. Residuo gaseoso: Todo elemento o sustancia en estado aeriforme, o formando vapores o sistemas heterogéneos tales como nieblas, humos y polvos. Residuo sólido: Todo residuo en estado sólido o semisólido. Sistema cloacal: Las instalaciones destinadas a la evacuación o tratamiento de las excretas. pH (potencia de hidrogeniones): Es una medida exacta del grado de acidez o alcalinidad de una solución. Varía entre los límites 0 y 14; cuanto más bajo sea, mayor será la acidez y cuanto más alto, mayor la alcalinidad correspondiente. D.B.O.: Se define como Demanda Bioquímica de Oxígeno de un líquido con-taminado al oxígeno, expresado en mg/litro, que ese líquido consume en la descomposición de la materia orgánica, por acción microbiana aerobia. Como el proceso de descomposición tarda varios meses en completarse y su veloci-dad varía con la temperatura, en la práctica se mide la D.B.O. correspondiente a un lapso de 5 días y a una temperatura de 20 °C. Oxígeno consumido: Es sólo un indicador comparativo de la concentración del líquido residual para que contenga, después de 15 minutos de agregado, 0,1 mg/litro de cloro residual total.

Parámetros de control de calidad de líquidos residuales

Datos comparativos entre los parámetros del Decreto 2125/78 y la Ley 5965:

Parámetros Decreto 2125/78 Ley 5965

I a b c

5,5 a 10 5,5 a 10 5,5 a 10

7 a 10 7 a 10 7 a 10

II a b c

No mayor de 1 mg/litro No mayor de 1 mg/litro No mayor de 1 mg/litro

No mayor de 1 mg/litro No se admitirán No se admitirán

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Ventilación

III a b c

No mayor de 0,5 ml/litro No se admitirán No mayor de 0,5 ml/litro

No se admitirán cuando sean de naturaleza compac-ta (arena, tierra, etc.) No se admitirán No se admitirán

a No se admitirán

Se exigirá su eliminación cuando puedan causar in-convenientes en la colecto-ra o en el funcionamiento de la planta depuradora o sea aconsejable por las caracte-rísticas, el estado higiénico o el uso del cuerpo receptor de agua donde desemboca la colectora

b No mayor de 1 ml/litro No se admitirán

IV

c No se admitirán No se admitirán

V a b c

No mayor de 45 °C No mayor de 45 °C No mayor de 45 °C

No mayor de 45 °C No mayor de 45 °C No mayor de 45 °C

a No mayor de 200 mg/litro No mayor de 200 mg/litro

b

Según el conducto de descarga varía entre 50 y 200 mg/litro

No mayor de 50 mg/litro VI

c

Según el curso de descarga varía en-tre 50 y 150 mg/litro

No mayor de 50 mg/litro

a No mayor de 80 mg/litro No mayor de 75 mg/litro

b

Según el conducto de descarga varía entre 20 y 80 mg/litro

No mayor de 20 mg/litro VII

c Según el curso de descarga varía en-tre 20 y 80 mg/litro

No mayor de 20 mg/litro

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Ventilación

a --- ---

b No mayor de 5000 coliformes/100 m2 No menos de 0,1 mg/litro VI

II

c No mayor de 5000 coliformes/100 m2 No menos de 0,1 mg/litro

IX a b c

--- --- ---

--- No se admitirán efluentes coloreados No se admitirán efluentes coloreados

a --- ---

b --- No se admitirán efluentes de olores agresivos X

c --- No se admitirán efluentes de olores agresivos

a --- No mayor de 100 mg/litro

XI b --- No mayor de 100 mg/litro

c --- No mayor de 100 mg/litro

a

Según la sustancia oscilan los valores entre 0,005 mg/litro hasta 2 mg/litro

No se admitirán

b


No se admitirán XII

c


No se admitirán

a

No se fijan momen-táneamente valo-res

No se admitirán

b hasta poner a pun-to la técnica analí-tica

No se admitirán

XIII

c de determinación No se admitirán

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Ventilación

a No mayor de 0,1 mg/litro No se admitirán

b No mayor de 0,1 mg/litro No se admitirán XI

V

c No mayor de 0,1 mg/litro No se admitirán

Referencias a- Colectora cloacal. b- Conducto pluvial. c- Curso de agua. I - PH II - Sulfuros. III - Sólidos sedimentables en 10 minutos. IV - Sólidos sedimentables en 2 horas. V - Temperatura. VI - D.B.O. VII - Oxígeno consumido. VIII - Demanda de cloro. IX - Color. X - Olor. XI - Sustancias grasas. XII - Sustancias que interfieran los procesos de depuración en las plantas de tratamiento o autodepuración en el curso receptor. XIII - Sustancias que puedan producir gases inflamables. Hidrocarburos. XIV - Gases tóxicos o sustancias capaces de producirlos.

Repacemos los conceptos básicos…

Una con una flecha los conceptos y sus definiciones:

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Ventilación

Cursos de aguas

Oxígeno consumido

Residuo gaseoso

Red pluvial

Efluente

Descarga

Residuo flotante

Todo residuo gaseoso, líquido, sólido o mezcla de ellos que fluye

a un cuerpo receptor.

Residuo que flota en el agua, o se extienda sobre las mismas, for-mando película, o que sea sus-

ceptible de emulsionar

Se consideran a las de los ríos, arroyos, cañadas, lagos, lagunas, canales abiertos o cerrados, na-pas acuíferas y todo cuerpo de agua salada o dulce, superficial o subterránea, natural o artificial.

Todo elemento o sustancia en estado aeriforme, o formando va-pores o sistemas heterogéneos tales como nieblas, humos y pol-vos.

El acto de depositar o incorporar cualquier elemento o sustancia gaseosa, líquida, sólida o mezcla de ellas a un cuerpo receptor.

Instalaciones destinadas a eva-cuar aguas de lluvias.

Es sólo un indicador comparativo de la concentración del líquido residual para que contenga, des-pués de 15 minutos de agregado, 0,1 mg/litro de cloro residual total.

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Ventilación

Efluentes líquidos Generalidades

El agua es esencial para la vida animal y vegetal, siendo indispensable para la subsistencia del hombre, ya sea como bebida, para su higiene personal y la limpieza de los elementos de uso cotidiano, como para la producción de objeti-vos imprescindibles para su desarrollo técnico. En efecto, la industria es una gran consumidora, la utiliza como materia prima, para transportar productos en suspensión, eliminar impurezas con el lavado, absorber calor, etc.

Hoy en día los conglomerados humanos y particularmente los centros industria-les absorben enormes volúmenes, que luego de usados se transforman en agua servida o residual que debe ser alejada rápidamente y reintegrada a su ciclo en la naturaleza. La eliminación de estos efluentes líquidos originan a su vez la contaminación de los cuerpos donde se vierten, si no se adop-tan las medidas necesarias para impedirlo. Por otra parte, nuevas y crecientes fuentes de contaminación hacen que en algunas zonas los recursos hídricos naturales estén cada vez más comprome-tidos como consecuencia del progresivo deterioro de su calidad.

Contaminación, es la acción de incorporar en los cuerpos de agua sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, o mezclas de ellas de modo que alteren desfavo-rablemente sus condiciones naturales, afectando la salud, la seguridad, el bienestar público, su empleo doméstico, industrial, agrícola, recreativo u otros usos.

Fuentes de contaminación Se pueden enunciar varias fuentes de contaminación atendiendo aquellas que resultan de la acción del hombre, dejando de lado las naturales, por ser de es-casa relevancia. En general, están originadas en diversos tipos de desagües y eventuales descargas sólidas. Entre los primeros tenemos principalmente los desagües cloacales, pluviales, industriales, de temperatura elevada, provenien-tes de la explotación del petróleo y sus derivados, provenientes de explotacio-nes agropecuarias, originados en las actividades vinculadas al uso de elemen-tos radiactivos, etc. Desagües cloacales Constituyen una de las causas más graves de contaminación de las aguas, por su contenido de materia orgánica, microorganismos patógenos, detergentes, etc.

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Ventilación

La evacuación de estos desagües en los cursos de agua sin tratamiento previo, puede originar graves perjuicios, en especial la descomposición de la materia orgánica por acción bacteriana previa a la disminución del oxígeno disuelto, pudiendo llegar inclusive a su anulación. Desagües pluviales Los desagües pluviales no son suficientemente tenidos en cuenta al analizar las causas de contaminación de las aguas, no obstante que los mismos pueden ser peligrosos. Las aguas de lluvia arrastran los elementos contaminantes pre-sentes en la atmósfera y especialmente sustancias minerales y residuos de origen animal y vegetal acumulados en los techos, azoteas, patios, veredas y calles. Desagües industriales Conjuntamente con los desagües cloacales, constituyen la causa predominante de contaminación de las aguas. Es muy difícil definir las características de los desagües industriales, dado que presentan la particularidad de su gran variedad en cuanto a naturaleza, y canti-dad de residuos producidos, verificándose notorias diferencias según los tipos de industrias, concepto que incluye a las similares, ya que depende de la mo-dalidad del proceso fabril desarrollado. Desagües a temperatura elevada Constituye una forma de contaminación de las aguas que han comenzado a crear preocupación en los últimos años y que se designa como contaminación térmica. La temperatura elevada en un curso de agua, determina la clase de peces que pueden vivir y reproducirse, ya que dicho factor gobierna la cantidad de oxíge-no disuelto disponible. Además tiene otro efecto negativo importante, ya que el oxígeno se combina más rápidamente con los deshechos orgánicos a medida que aumenta la temperatura del agua, pudiendo llegar a desaparecer totalmen-te. Desagües provenientes de la explotación y transporte del petróleo y sus deri-vados Esta causa de contaminación reconoce su origen en pérdidas accidentales y en la falta de cuidado en el manipuleo del petróleo y sus derivados, como también en los derrames provocados por los barcos que transportan el producto y que realizan las operaciones de trasvase, descarga de lastres o limpieza de sus cisternas. El petróleo o sus derivados presentes en los cuerpos agua, no sólo es objeta-ble desde el punto de vista estético y por los daños producidos a las playas y riberas, sino por la delgada película que forma al extenderse sobre la superfi-

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Ventilación

cie, impidiendo la reaeración y la correspondiente incorporación de oxígeno necesaria para los procesos de autodepuración. Desagües originados en las actividades vinculadas al uso de elementos radiac-tivos Es un problema que pasa a tener vigencia paulatinamente y a medida que ad-quiere desarrollo este género de actividades. Desagües provenientes de explotaciones agrícolas Esta causa de contaminación se refiere especialmente a los cambios de cali-dad de las aguas utilizadas con fines agrícolas. Descargas sólidas Esta forma de contaminación se produce por las descargas directas de resi-duos sólidos, ya sean domésticos o industriales a los curso de agua. Los efectos de la contaminación de las aguas se pueden considerar analizando algunos aspectos vinculados con los distintos usos de las aguas.

Sinteticemos…

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Ventilación

Avancemos un poco más….

Agua potable La disponibilidad de un adecuado suministro de agua suficientemente pura es esencial no sólo para la conservación de la vida, sino también para la inmensa mayoría de los procesos industriales, al igual que para la agricultura. Con pocas excepciones, el agua consumida procede de fuentes naturales de agua, más o menos pura que difieren notablemente en abundancia y contenido de minerales y materias biológicas. El grado de pureza que requiere el suministro de agua varía según el uso a que se destine, siendo el más alto para el consumo humano.

Aunque el agua esterilizada y destilada representa la forma de agua más pura —y por lo tanto lo que menos peligros encierra teóricamente— no es ni la de sabor más agradable (tiene un gusto insípido) ni necesariamente la más salu-dable (los oligoelementos de ciertos minerales, como Fe, NaCl, I, F, S y mu-chos otros son beneficiosos para la salud y pueden tener propiedades terapéu-ticas).

DESAGÜES

Cloacales

Pluviales

Industriales

Descargas sólidas

De explotación agrícolas

Del uso de elementos radioactivos

De la explotación y transporte del petróleo y

sus derivados

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El Decreto Nº 351/79 ha dispuesto niveles mínimos de características físicas, químicas y bacteriológicas para el agua de uso industrial apta para el consumo humano. La Organización Mundial de la Salud ha establecido métodos de análisis pa-ra determinar la pureza del agua potable, indicando que no debe ser inofensiva, sino de gusto razonablemente agradable (es decir, pura, clara, incolora, y libre de olor o sabor desagradable), poniendo de relieve la importancia de que se halle exenta de organismos indicativos de polución fecal, lo del control de nive-les de pesticidas, como también de ciertas sustancias químicas tóxicas, materia orgánica e hidrocarburos aromáticos policíclicos que pueden resultar nocivos en concentraciones excesivas. El objeto del tratamiento es asegurar que el agua suministrada sea de una cali-dad de agua adecuada al uso a que se destina, independientemente de su fuente de origen y/o añadir al agua ciertas características adicionales desea-bles. La clase y grado de tratamiento requerido para lograr un suministro regular de agua buena varía en gran manera y depende fundamentalmente de la aplica-ción de que se trate y de la pureza y fiabilidad del agua cruda; también son im-portantes la extensión y efectividad de las precauciones tomadas para proteger el agua tratada contra la contaminación antes de su uso. Las técnicas de tratamiento corrientemente empleadas comprenden sobre todo:

a) Sedimentación: por depósito de materias en suspensión en tanques o em-balses de sedimentación.

b) Filtración: para eliminar partículas de materias y microorganismos. El mé-todo más tradicional es la filtración biológica. Existen otros como la filtra-ción lenta o rápida de arena.

c) Esterilización: realizada en general en gran escala agregando cloro en al-guna forma al agua de beber. La luz ultravioleta e ionización se usan tam-bién en algunas instalaciones de esterilización. También ha sido utilizado el tratamiento con ion argéntico. Cuando se trata de cantidades pequeñas, hervir el agua es un procedimiento efectivo.

d) Ablandamiento: para suprimir el exceso de calcio y sales de magnesio. e) Oxigenación: mediante la formación de gotitas (cascadas o chorros) o con

aire comprimido, para aumentar el grado de purificación y la supresión de exceso de hierro.

f) Fluorización: por razones profilácticas (especialmente prevención de la ca-rie dental).

g) La salificación del agua potable para combatir el agotamiento causado por el calor debido a la pérdida de sal del cuerpo, es un remedio al que a veces recurren ciertas industrias donde se realizan trabajos a elevadas tempera-turas o están localizadas en climas cálidos.

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En el tratamiento del agua existen ciertos riesgos, algunos generales y otros relacionados con procesos especiales, contra los cuales deben tomarse las debidas precauciones; estos riesgos pueden ser físicos y mecánicos, quí-micos y eléctricos.

• Riesgos físicos y mecánicos Habitualmente encontrados en las operaciones de instalación y conservación en lugares de altura o en espacios cerrados, correspondientes a los lugares, edificios y máquinas propias para el proceso. Las partes móviles y peligrosas de la maquinaria deben estar protegidas con guardas adecuadas. Donde exista peligro de caer a las piletas o tanques de depósito, debe disponerse de baran-das, calzado antideslizante y cables, chalecos y cinturones salvavidas. Si hay posibilidad de que se cree una atmósfera enrarecida (tanques, pozos, etc.), deben procederse a la ventilación y si es preciso, hacer uso de equipo respira-torio y cable salvavida.

• Riesgos químicos Las sustancias químicas más usadas en las plantas de tratamiento con el cloro y sus compuestos. En las plantas de desalinización se emplea ácido sulfúrico y la hidracina diluida en agua para eliminar el oxígeno. El fluoruro de sodio y el sílicofluoruro de sodio utilizados en la fluorización son extremadamente vene-nosos en su forma seca y concentrada. Para los riesgos de estas sustancias y las del amoníaco, usado a veces antes de la clorinación, deben tomarse las precauciones requeridas para c/u de ellos. Asimismo, debe tenerse especial cuidado en la manipulación de los álcalis cáusticos, hidróxido de sodio e hidróxido de calcio, utilizados, por ejemplo, para el control del pH en el agua de la caldera y con el cloruro férrico anhídro, pues al disolverse, el polvo reacciona violentamente, liberando vapores HCL y si se ingiere, la solución causa irritación interna. El ozono puede dar origen a lesiones de las vías respiratorias, así como que-maduras en estado líquido. Ciertos aditamentos coagulantes pueden producir riesgos tóxicos potenciales en los suministros de agua, a menos que sean muy puras, debiéndose usar con suma cautela. Repasemos….

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es el agua potable y qué uso tiene?

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_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. ¿En qué consiste la esterilización y oxigenación? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. ¿De qué modo se contamina el agua? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Qué riesgos existen en el tratamiento del agua? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Riesgos eléctricos El uso de cualquier clase de equipo eléctrico en condiciones de humedad, lle-van consigo un gran riesgo de electrocución, ya que las suelas y paredes mo-jadas en contacto directo o indirecto con el cuerpo, forman buena conducción a tierra y aumentan enormemente la probabilidad de una descarga fatal. Debe cuidarse de que todos los aparatos de metal utilizados en las instalacio-nes de abastecimiento de agua estén conectados a tierra de manera efectiva, prestándose atención a las herramientas portátiles y lámparas, que preferen-temente deben ser alimentadas con tensión baja (12 o 24 V), aisladas de la mano. Relés de corriente de pérdida procuran una protección adicional. Existe un riesgo especial de electrocución en la desalinización por electrólisis, en que se utilizan voltajes que oscilan entre 400-500 Volts. También la exposición directa a la radiación ultravioleta de las lámparas de cuarzo utilizadas en la esterilización, no tarda en producir inflamación en los ojos y quemaduras en la piel. Cuando se inspeccionen las lámparas donde estas se empleen, deben utilizar-se gafas protectoras o ventanillas de inspección con cristales de coloración adecuada. Para este Capítulo, la Ley Nacional 19.587 de Higiene y Seguridad en el Tra-bajo (D. 351/79), considera lo siguiente:

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a) Se deberán realizar análisis bacteriológicos, físicos y químicos, de todas las aguas utilizadas en el establecimiento para uso humano, con la siguiente fre-cuencia: — Semestral: Análisis bacteriológico. — Anual: Análisis físico-químico. b) Los análisis deberán ser realizados por Laboratorios Oficiales, solamente en zonas donde no se cuente con estas dependencias, podrá recurrirse a Laborato-rios Privados. c) Cuando los Análisis no cumplan con las especificaciones establecidas en el Art. 58, deberán tomarse las medidas necesarias para lograr que el agua sea apta para el consumo humano. d) Deberá asegurarse en forma permanente, una reserva mínima diaria de 50 litros de agua potable por persona y jornada de trabajo, cuando la provisión de agua potable sea hecha por el propio establecimiento. e) Se recomienda proteger los tanques o depósitos de agua potable de modo que no se permita eventuales ingresos de elementos orgánicos provenientes de animales y aún de vegetales; asimismo periódicamente efectuar la limpieza interior de acuerdo a las instrucciones que ofrece O.S.N. f) pH: Para la Capital Federal el pH (de saturación) es de 8,8 o sea ligeramente alcalina. Para otros lugares adoptarlo según la legislación vigente. g) NORMAS PARA LA DESINFECCIÓN DE POZOS, CISTERNAS, TANQUES Y CAÑERIAS "La desinfección de los pozos, tanques o depósitos de almacenamiento y cañerías de distribución de agua, destinados al consumo como bebida deberá realizarse periódicamente y toda vez que la autoridad competente lo ordenare". "Ningún pozo recién perforado, tanque o depósito de almacenamiento y cañe-rías de distribución, recién construidos, podrán librarse a su uso sin proceso previo de desinfección" — Ley 5376/48, Art. 18. DESINFECTANTE A UTILIZAR Como agente desinfectante se usará, preferentemente, el cloro, proveniente de un clorógeno cuyo tenor en cloro activo se conozca. El hipoclorito de sodio para uso industrial tiene un tenor de cloro activo de 10 g/litro, el agua lavandina concentrada tiene cloro activo 80 g/litro y el agua la-vandina simple tiene cloro activo 20 g/litro. DESINFECCIÓN DE POZOS EN USO Y RECIÉN CONSTRUIDOS Y CAÑERÍAS DE LOS MISMOS La cantidad de clorógeno a utilizar ha sido calculado para agua lavandina de 80 g/litro. El procedimiento es el siguiente: a) Si se dispone de suficiente tubo de goma o de plástico de pequeño diámetro como para alcanzar el fondo del pozo, se introducirá éste por el caño de aspira-ción.

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b) Si no se dispone de un tubo como el mencionado anteriormente, debe intro-ducirse el clorógeno por algún orificio de la cañería para que llegue al fondo del pozo. Se agrega entonces la cantidad de 8 a 10 litros de agua lavandina concen-trada. Luego se hace funcionar la bomba. Se cierra todo el circuito y se deja en contacto 24 horas, como mínimo, para después bombear nuevamente, hasta la desaparición del cloro residual. DESINFECCIÓN DE TANQUES, DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA Y CAÑERIAS a) Vaciarlo completamente. b) Cepillar o rasquetear las paredes, tapa y fondo. c) Lavar con abundante agua, drenando continuamente hasta eliminar toda suciedad. d) Aplicar a las paredes, tapa y fondo un blanqueo con cal. Una vez seco, llenar el tanque y agregar el clorógeno necesario, que depende del volumen del depó-sito, según la siguiente tabla:

VOLUMEN DEL TANQUE LITROS

CANTIDAD DE AGUA LAVANDINA DE AGUA LAVANDINA 80 g/litro A

UTILIZAR - LITROS

100 0,4 500 2

1.000 4 e) Una vez agregado el hipoclorito, abrir todas las canillas, hasta percibir olor a cloro, luego cerrarlas, dejar actuar así durante 24 horas. f) Vaciar el interior para eliminar todo el cloro … Nota: Una vez que se ha procedido a la desinfección de pozos, tanques, de-pósitos de almacenamiento de agua, cañerías, etc., proceder a efectuar análi-sis microbiológico del agua. No usar agua directamente hasta obtener resultado de "POTABILIDAD BACTERIOLOGICA", aconsejando hervir o clorar antes de su consumo como bebida.

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Realice un cuadro sinóptico sistematizando la normativa de la Ley 19587 sobre los riesgos eléctricos.

Abastecimiento de agua para uso industrial Las industrias en general requieren grandes cantidades de agua de variada calidad, las diferentes formas de contaminación afectan evidentemente a la industria, originando por lo general mayores costos de instalación y elevados gastos de explotación.

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Usos de agua con fines agropecuarios Las aguas empleadas para riego, deben cumplir ciertas normas de calidad, por otra parte, el grado de contaminación de las aguas puede comprometer la utili-zación de las mismas para abrevar el ganado. Daños a la pesca Las descargas de efluentes líquidos pueden provocar mortandad de peces por asfixia al reducirse el tenor de oxígeno disuelto o por presencia de sustancias tóxicas. Prácticas recreativas Uno de los efectos más notorios de la contaminación de los cuerpos de agua, se traduce sobre la población que utiliza en forma intensiva las riberas y playas con fines de esparcimiento.

Métodos correctivos Corrección de los desagües cloacales Si bien la contaminación puede eliminarse por los procesos de autodepuración que tienen lugar en los cursos de agua, esta situación natural es solamente eficaz hasta ciertos límites, dependiendo de varios factores entre los que se deben destacar especialmente la adecuada dilución de las descargas en las corrientes receptoras, y una rigurosa valoración de las cantidades de materia orgánica agregada y el oxígeno disponible en el curso. Corrección de los desagües industriales La consideración de los desagües industriales requiere un análisis especial. Ya se ha mencionado a los mismos como una de las principales causas de conta-minación de las aguas. Desde el punto de vista técnico no es posible establecer una solución para el tratamiento de los desagües de una industria y aplicarlo luego a todas las del mismo tipo. Para el tratamiento de los efluentes líquidos industriales, se usan métodos físi-cos, químicos y biológicos, semejantes a los empleados en los procesos de depuración de los líquidos cloacales urbanos.

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La clase y el grado de tratamiento necesario dependerán indudablemente del tipo de desagüe y del cuerpo receptor seleccionado, según se trate de una red colector cloacal, un conducto de desagüe, un curso de agua o drenaje en el suelo.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 7 Posicionándose como Técnico en Higiene y Seguridad de una ONG por la Eco-

logía, elabore un documento para presentar ante las autoridades locales de-

nunciando las situaciones de contaminación debido al desagüe industrial y/o

agropecuario que se de en la región donde usted vive.


¿Qué es la demanda bioquímica de oxígeno?

Establezca las diferencias respecto de los sólidos sedimen-

tables en 10 minutos según la Ley 5965 y el Decreto

24125/78.

¿Qué son los efluentes líquidos?

Caracterice los desagües pluviales líquidos

Mencione las técnicas de tratamiento del agua comúnmente

utilizados.

¿Qué establece la Ley 19587 para la desinfección de po-

zos, cisternas tanques y cañerías?

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